DE112015001950B4 - Rotating electric machine - Google Patents

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DE112015001950B4 DE112015001950.2T DE112015001950T DE112015001950B4 DE 112015001950 B4 DE112015001950 B4 DE 112015001950B4 DE 112015001950 T DE112015001950 T DE 112015001950T DE 112015001950 B4 DE112015001950 B4 DE 112015001950B4
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Abstract

Rotierende elektrische Maschine umfassend:eine Vielzahl von Schenkelpolen (22, 28), die an einem Rotor (21) bereitgestellt ist, welcher einem Stator (11) auf relativ zu dem Stator (11) drehbare Art und Weise gegenüberliegt, die zu dem Stator (11) hervorstehen und einen zusätzlichen Strom aufnehmen, um ein Drehmoment zu erzeugen, um den Rotor (21) relativ zu dem Stator (11) zu drehen;eine Vielzahl von Hilfspolen (25, 27), die an dem Rotor (21) bereitgestellt und zwischen den Schenkelpolen (22, 28) entlang der Rotationsrichtung der Schenkelpole (22, 28) angeordnet ist, um einen zusätzlichen Strom zu erzeugen, wodurch bewirkt wird, dass die Schenkelpole (22, 28) Drehmoment erzeugen;dadurch gekennzeichnet, dassdie Hilfspole (25, 27) Induktionsspulen (27) umfassen, die als den zusätzlichen Strom Induktionsstrom erzeugen, der durch die Raumoberschwingung des Magnetflusses von dem Stator (11) verursacht wird,die Schenkelpole (22, 28) Erregerspulen (28) umfassen, die bei der Zuführung des Induktionsstroms, der von den Induktionsspulen (27) als zusätzlicher Strom erzeugt wurde, als Elektromagneten dienen, und- die Hilfspole (25, 27) durch ein Befestigungsbauteil (121, 123) gehalten werden, wobei ringförmige Teile (121) des Befestigungsbauteils (121, 123) an beiden Seiten der Schenkelpole (22, 28) beabstandet entlang einer Rotationsachse des Rotors (21) positioniert und befestigt sind.Rotating electric machine comprising:a plurality of salient poles (22, 28) provided on a rotor (21) which faces a stator (11) in a manner rotatable relative to the stator (11) and which is connected to the stator (11). 11) protruding and receiving additional current to generate torque to rotate the rotor (21) relative to the stator (11); a plurality of auxiliary poles (25, 27) provided on the rotor (21) and between the salient poles (22, 28) along the direction of rotation of the salient poles (22, 28) to generate additional current, thereby causing the salient poles (22, 28) to generate torque; characterized in that the auxiliary poles (25 , 27) include induction coils (27) which generate induction current as the additional current, which is caused by the spatial harmonic of the magnetic flux from the stator (11), the salient poles (22, 28) include excitation coils (28) which are used when supplying the Induction current, which was generated as additional current by the induction coils (27), serve as electromagnets, and - the auxiliary poles (25, 27) are held by a fastening component (121, 123), with annular parts (121) of the fastening component (121, 123) are positioned and fastened on both sides of the leg poles (22, 28) at a distance along a rotation axis of the rotor (21).

Description

Die folgende Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine und insbesondere eine rotierende elektrische Maschine, die konfiguriert ist, in einem Stator einen Rotor drehbar aufzunehmen.The following invention relates to a rotating electrical machine and, in particular, to a rotating electrical machine configured to rotatably accommodate a rotor in a stator.

[Allgemeiner Stand der Technik][General prior art]

Wie beschrieben in der JP H11-69675 A , gibt es hinsichtlich rotierender elektrischer Maschinen eine rotierende elektrische Maschine, die konfiguriert ist, Kerne an einer Welle zu befestigen, die eine Rotationsachse aufweist und die Kerne mit Erregerspulen zur Erzeugung eines Drehmoments zu umwickeln, in dem Fall, dass ein Rotor drehbar innerhalb eines Stators gelagert ist.As described in the JP H11-69675 A , with respect to rotating electric machines, there is a rotating electric machine configured to attach cores to a shaft having an axis of rotation and to wrap the cores with excitation coils for generating torque in the case that a rotor is rotatable within a stator is stored.

Die Struktur des Rotors innerhalb des Stators macht es schwierig, eine spezielle Struktur zur Installation der Erregerspulen zu implementieren, weil eine Struktur zum Einbau der Erregerspulen durch laminierte elektromagnetische Stahlplatten ausgebildet ist.The structure of the rotor within the stator makes it difficult to implement a special structure for installing the exciting coils because a structure for installing the exciting coils is formed by laminated electromagnetic steel plates.

Die DE 11 2012 000 830 T5 offenbart eine rotierende elektrische Maschine, mit einem Stator und einem diesem gegenüberliegenden Rotor. Zwischen benachbarten Zähnen des Rotors ist ein Hilfspol vorgesehen. Der Hilfspol ist mit dem distalen Endabschnitt eines Säulenabschnitts verbunden. Der proximale Endabschnitt des Säulenabschnitts ist mit dem Boden einer Nut zwischen in der Umfangsrichtung jeweils benachbarten Zähnen an der Außenfläche des Rotorkerns, bezogen auf die Umfangsrichtung mittig verbunden. Rotorspulen sind um die Zähne gewickelt, die vorstehende Pole sind.The DE 11 2012 000 830 T5 discloses a rotating electrical machine, with a stator and a rotor opposite it. An auxiliary pole is provided between adjacent teeth of the rotor. The auxiliary pole is connected to the distal end portion of a column section. The proximal end section of the column section is connected to the bottom of a groove between teeth adjacent in the circumferential direction on the outer surface of the rotor core, centered in relation to the circumferential direction. Rotor coils are wound around the teeth, which are protruding poles.

Die JP 2013- 38 862 A offenbart einen Rotormagnetkern mit einem inneren Magnetkernteil, der mit einer zylindrischen Öffnung versehen ist. Zwei lineare Vorsprünge, die auf die zylindrische Öffnung gerichtet sind, sind so geformt, dass sie als Schlüssel zum Eingriff in eine rotierende Welle dienen. Wicklungsdrähte werden unter Verwendung von Wicklungsschlitzen auf beiden Seiten um die Zähne gewickelt.The JP 2013- 38 862 A discloses a rotor magnetic core having an inner magnetic core portion provided with a cylindrical opening. Two linear projections directed toward the cylindrical opening are shaped to serve as keys for engaging a rotating shaft. Winding wires are wrapped around the teeth using winding slots on both sides.

[Kurzdarstellung der Erfindung][Brief description of the invention]

[Technische Problemstellung][Technical problem]

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine rotierende elektrische Maschine bereitzustellen, die einen effizienten Antrieb zur Rotation bereitstellt, indem eine Rotorstruktur realisiert wird, die bei optimierten Kopplungseigenschaften zum Stator einen einfachen Einbau von Spulen, die unterschiedliche Funktion(en) aufweisen, ermöglicht.It is an object of the present invention to provide a rotating electrical machine that provides an efficient drive for rotation by realizing a rotor structure that enables simple installation of coils that have different function(s) with optimized coupling properties to the stator.

[Lösung des Problems][The solution of the problem]

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine rotierende elektrische Maschine: eine Vielzahl von Schenkelpolen, die an einem Rotor bereitgestellt ist, welcher einem Stator auf relativ zu dem Stator drehbare Art und Weise gegenüberliegt, die zu dem Stator hervorstehen und einen zusätzlichen Strom aufnehmen, um ein Drehmoment zu erzeugen, um den Rotor relativ zu dem Stator zu drehen; eine Vielzahl von Hilfspolen, die an dem Rotor bereitgestellt und zwischen den Schenkelpolen entlang der Rotationsrichtung der Schenkelpole angeordnet ist, um einen zusätzlichen Strom zu erzeugen, wodurch bewirkt wird, dass die Schenkelpole Drehmoment erzeugen. Die rotierende elektrische Maschine zeichnet sich dadurch aus, dass: die Hilfspole Induktionsspulen umfassen, die als den zusätzlichen Strom Induktionsstrom erzeugen, der durch die Raumoberschwingung des Magnetflusses von dem Stator verursacht wird; die Schenkelpole Erregerspulen umfassen, die bei der Zuführung des Induktionsstroms, der von den Induktionsspulen als zusätzlicher Strom erzeugt wurde, als Elektromagneten dienen; und die Hilfspole durch ein Befestigungsbauteil gehalten werden, wobei ringförmige Teile des Befestigungsbauteils an beiden Seiten der Schenkelpole entlang einer Rotationsachse des Rotors positioniert und befestigt sind.According to a first aspect of the present invention, a rotating electric machine includes: a plurality of salient poles provided on a rotor facing a stator in a rotatable manner relative to the stator, protruding toward the stator and receiving an additional current, to generate torque to rotate the rotor relative to the stator; a plurality of auxiliary poles provided on the rotor and disposed between the salient poles along the rotation direction of the salient poles to generate additional current, thereby causing the salient poles to generate torque. The rotating electric machine is characterized in that: the auxiliary poles include induction coils that generate induction current as the additional current caused by the spatial harmonic of the magnetic flux from the stator; the salient poles comprise excitation coils which serve as electromagnets when supplying the induction current which was generated by the induction coils as additional current; and the auxiliary poles are held by a fastening member, wherein annular parts of the fastening member are positioned and fastened on both sides of the salient poles along a rotation axis of the rotor.

Als ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass ein Gleichrichter zwischen den Induktionsspulen und den Erregerspulen bereitgestellt ist, um den Induktionsstrom zu dem zusätzlichen Strom gleichzurichten.As a second aspect of the present invention, it is preferred that a rectifier is provided between the induction coils and the exciting coils to rectify the induction current into the additional current.

Als ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass der Rotor eine Welle aufweist, die eine Wellenachse aufweist, die mit der Rotationsachse des Rotors ausgerichtet ist, zur einstückigen Rotation mit dem Rotor; eine Vielzahl von Keilrillen oder eine Vielzahl von Keilrippen, die sich in eine Richtung entlang der Rotationsachse des Rotors erstrecken, an einer äußeren Umfangsfläche der Welle ausgebildet ist, das Befestigungsbauteil einen im Querschnitt ringförmigen Teil aufweist, der im Querschnitt eine Ringform aufweist und an der äußeren Umfangsseite der Welle angeordnet ist, wobei eine Vielzahl von Befestigungsteilen von dem im Querschnitt ringförmigen Teil radial nach außen angeordnet ist und die Hilfspole befestigt, und wobei eine Vielzahl von Keilüberständen, die in der Lage sind, mit den Keilrillen zur befestigenden Einpassung zusammenzuwirken, oder eine Vielzahl von Keilvertiefungen, die in der Lage sind, mit den Keilrippen zur befestigenden Einpassung zusammenzuwirken, an einer radial inneren Seite des im Querschnitt ringförmigen Teils angeordnet ist.As a third aspect of the present invention, it is preferred that the rotor includes a shaft having a shaft axis aligned with the rotation axis of the rotor for integral rotation with the rotor; a plurality of V-grooves or a plurality of V-ridges extending in a direction along the rotation axis of the rotor is formed on an outer peripheral surface of the shaft, the fixing member has a part which is annular in cross section and has an annular shape in cross section and on the outer Circumferential side of the shaft, a plurality of fastening parts being arranged radially outwardly from the annular cross-sectional part and fixing the auxiliary poles, and a plurality of spline protrusions capable of cooperating with the spline grooves for fastening fit, or one A plurality of wedge recesses capable of cooperating with the wedge ribs for fastening fit are arranged on a radially inner side of the annular cross-sectional part.

Als ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass der im Querschnitt ringförmige Teil einen Satz von zwei ringförmigen Teilen umfasst, die an entfernten Positionen an der Welle beabstandet entlang der Rotationsachse der Welle angeordnet sind, dass die Befestigungsteile an hervorstehenden Bestandteilen ausgebildet sind, die sich von jedem der ringförmigen Teile radial nach außen erstrecken, dass die Hilfspole eine Struktur umfassen, bei der die Induktionsspulen an Spulenkörpern montiert sind, die Kerne für Spulen ummanteln, um um die Kerne herum gehalten zu werden; und dass die Hilfspole auf nicht drehbare Weise positioniert und befestigt sind, indem sich die hervorstehenden Bestandteile durch die Spulenkörper erstrecken, an denen die Induktionsspulen angebracht sind, und indem sie, während sie die an Endabschnitten der hervorstehenden Bestandteile befestigten Kerne halten, die Kerne mit den Spulenkörpern ummanteln und die Spulenkörper an Endabschnitten der hervorstehenden Bestandteile befestigen.As a fourth aspect of the present invention, it is preferred that the cross-sectionally annular part comprises a set of two annular parts arranged at remote positions on the shaft spaced along the rotation axis of the shaft, that the fastening parts are formed on protruding components, extending radially outwardly from each of the annular parts, the auxiliary poles include a structure in which the induction coils are mounted on bobbins that cover cores for coils to be held around the cores; and that the auxiliary poles are positioned and fixed in a non-rotatable manner by extending the protruding components through the bobbins to which the induction coils are attached and, while holding the cores attached to end portions of the protruding components, connecting the cores with the Cover bobbins and attach the bobbins to end portions of the protruding components.

[Vorteilhafte Wirkung der Erfindung][Advantageous effect of the invention]

Gemäß dem ersten Aspekt ist es möglich, dass der in den Induktionsspulen erzeugte Induktionsstrom an den Hilfspolen durch Gleichrichter zwischen den Induktionsspulen und den Erregerspulen gleichgerichtet wird und den Erregerspulen zugeführt wird. Durch das effektive Nutzen des Induktionsstroms fungieren daher die Erregerspulen effektiv als Elektromagneten.According to the first aspect, it is possible that the induction current generated in the induction coils is rectified at the auxiliary poles by rectifiers between the induction coils and the exciting coils and is supplied to the exciting coils. By effectively using the induction current, the excitation coils effectively act as electromagnets.

Nur durch das Anpassen und Befestigen der Keilüberstände oder der Keilvertiefungen, die in der äußeren Umfangsfläche der Welle ausgebildet sind, welche drehbar ist mit Bauteilen des Rotors, die Schenkelpole umfassen, in die entsprechenden der Keilrillen oder der Keilrippen, die an der Innenseite der im Querschnitt ringförmigen Teile des Befestigungsbauteils ausgebildet sind, werden gemäß dem dritten Aspekt Hilfspole, die an den Befestigungsteilen an der Außenseite des im Querschnitt ringförmigen Teils befestigt sind, relativ zu der Welle auf nicht drehbare Weise positioniert und befestigt, und zwar in einem Zustand, im welchem die Hilfspole und die Schenkelpole nebeneinander abwechselnd in der Rotationsrichtung angeordnet sind. Dies ermöglicht es, dass die Schenkelpole und die Hilfspole in dem Umfang des Rotors funktionieren, indem ohne jede Schwierigkeit die Hilfspole an dem Rotor zusammen mit der Schenkelstruktur um die Welle positioniert und befestigt werden, wodurch eine effiziente Rotation des Rotors ermöglicht wird, indem bewirkt wird, dass die Hilfspole zur Erzeugung des zusätzlichen Stroms beitragen, um ein Drehmoment auf den Rotor aufzubringen, das durch die Schenkelpole beim Erhalt des zusätzlichen Stroms erzeugt wird.Only by adjusting and fixing the wedge projections or the wedge recesses formed in the outer circumferential surface of the shaft, which is rotatable with components of the rotor which include salient poles, into the corresponding ones of the wedge grooves or the wedge ribs which are on the inside of the in cross section annular parts of the fixing member are formed, according to the third aspect, auxiliary poles fixed to the fixing parts on the outside of the cross-sectionally annular part are positioned and fixed relative to the shaft in a non-rotatable manner in a state in which the Auxiliary poles and the leg poles are arranged next to each other alternately in the direction of rotation. This enables the salient poles and the auxiliary poles to function within the perimeter of the rotor by positioning and fixing the auxiliary poles to the rotor together with the leg structure around the shaft without any difficulty, thereby enabling efficient rotation of the rotor by effecting , that the auxiliary poles contribute to generating the additional current to apply torque to the rotor which is generated by the salient poles in receiving the additional current.

Gemäß dem vierten Aspekt ist es möglich, die Hilfspole an den hervorstehenden Bestandteilen, die sich von den ringförmigen Teilen radial nach außen erstrecken, beanstandet entlang der Rotationsachse und zwischen den Schenkelpolen anzubringen und zu befestigen, und effektiv einen Raum zwischen den hervorstehenden Bestandteilen zu nutzen. Mit temporär angebrachten Spulenkörpern ist es nur durch das Ummanteln der Kerne mit den Spulenkörpern und durch das Befestigen der Spulenkörper des Weiteren möglich, die Induktionsspulen an dem Rotor zu positionieren und zu befestigen.According to the fourth aspect, it is possible to attach and fix the auxiliary poles to the protruding components extending radially outward from the annular parts, spaced along the rotation axis and between the leg poles, and effectively utilize a space between the protruding components. With temporarily attached coil formers, it is only possible to position and attach the induction coils to the rotor by covering the cores with the coil formers and by attaching the coil formers.

[Kurze Beschreibung der Zeichnungen][Brief description of the drawings]

  • [1] 1 zeigt eine Ausführungsform eines Reluktanzmotors gemäß der vorliegenden Erfindung, und zwar einem teilweise vergrößerten radialen Ausschnitt des skizzierten Aufbaus.[ 1 ] 1 shows an embodiment of a reluctance motor according to the present invention, namely a partially enlarged radial section of the sketched structure.
  • [2] 2 ist ein Schaltplan eines vereinfachten Modells zur einfach verständlichen Erläuterung des Schaltungsaufbaus, der Induktionsspulen und Erregerspulen mittels Dioden verbindet.[ 2 ] 2 is a circuit diagram of a simplified model for an easy-to-understand explanation of the circuit structure that connects induction coils and excitation coils using diodes.
  • [3] 3A und 3B sind Diagramme zum Vergleich zwischen verschiedenen Magnetfluss-Eigenschaften, die aufgrund von Raumoberschwingung erzeugt werden, wobei 3A ein schematisches Diagramm ist, das ein Vektorfeld und Feldlinien veranschaulicht, die den in der vorliegenden Ausführungsform erzeugten Magnetfluss ausdrücken, und wobei 3B ein schematisches Diagramm ist, das ein Vektorfeld und Feldlinien veranschaulicht, die den erzeugten Magnetfluss in einer wenig bevorzugten Ausführungsform ausdrücken, in der Induktionsspulen und Erregerspulen auf unterschiedlicher Weise von der Ausführung, die in 3A veranschaulicht ist, angeordnet sind.[ 3 ] 3A and 3B are diagrams for comparison between different magnetic flux characteristics generated due to spatial harmonics, where 3A is a schematic diagram illustrating a vector field and field lines expressing the magnetic flux generated in the present embodiment, and where 3B is a schematic diagram illustrating a vector field and field lines expressing the magnetic flux generated in a less preferred embodiment in which induction coils and excitation coils are different from the embodiment described in 3A is illustrated, are arranged.
  • [4] 4 ist ein Diagramm zum Vergleich zwischen Eigenschaften des Induktionsstroms, der durch die Raumoberschwingung in einer Maschine mit Hilfspolen und in einer Maschine ohne Hilfspole erzeugt wird.[ 4 ] 4 is a diagram for comparison between characteristics of the induction current generated by the spatial harmonic in a machine with auxiliary poles and in a machine without auxiliary poles.
  • [5] 5 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die Bauteile in ihrem Zusammenbau zeigt.[ 5 ] 5 is an exploded perspective view showing components as they are assembled.
  • [6] 6 ist eine perspektivische teilweise Explosionsansicht, um den Aufbau einer Schenkelpolstruktur zu zeigen.[ 6 ] 6 is a partially exploded perspective view to show the construction of a salient pole structure.
  • [7] 7 ist eine perspektivische teilweise Explosionsansicht, um den Aufbau einer Hilfspolstruktur zu zeigen.[ 7 ] 7 is a partially exploded perspective view to show the construction of an auxiliary pole structure.
  • [8] Die 8A und 8B zeigen einen Hilfspol der Hilfspolstruktur, wobei 8A eine perspektivische Explosionsansicht ist und 8B den zusammengebauten Hilfspol zeigt.[ 8th ] The 8A and 8B show an auxiliary pole of the auxiliary pole structure, where 8A one perspective exploded view is and 8B shows the assembled auxiliary pole.
  • [9] Die 9A und 9B zeigen andere Formen, wobei 9A ein schematisches Diagramm eines Beispiels ist, in dem die Unebenheit einer Welle umgekehrt ist, und wobei 9B ein schematisches Diagramm eines anderen Beispiels ist, in dem die umlaufende Breite gleich ist.[ 9 ] The 9A and 9B show other forms, where 9A is a schematic diagram of an example in which the unevenness of a shaft is reversed, and where 9B is a schematic diagram of another example in which the circumferential width is the same.
  • [10] Die 10A und 10B sind Diagramme zum Vergleich zwischen Drehmomenten, die aufgrund der Raumoberschwingung erzeugt werden, wobei 10A ein Diagramm ist, das die Drehmomentkennlinien der vorliegenden Ausführungsform zeigt, und wobei 10B ein Diagramm ist, das die Drehmomentkennlinien in dem Fall zeigt, dass Induktionsspulen und Erregerspulen unterschiedlich von der vorliegenden Ausführungsform angeordnet sind.[ 10 ] The 10A and 10B are graphs for comparison between torques generated due to spatial harmonics, where 10A is a diagram showing the torque characteristics of the present embodiment, and wherein 10B is a diagram showing the torque characteristics in the case that induction coils and exciting coils are arranged differently from the present embodiment.

[Beschreibung der Ausführungsformen][Description of Embodiments]

Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen werden im Folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Die 1 bis 10 veranschaulichen ein Beispiel eines Reluktanzmotors, der eine Ausführungsform einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. 1 ist ein radialer Abschnitt des Reluktanzmotors, der nur diesen Abschnitt des radialen Abschnitts veranschaulicht, der einen Bogen von 180 Grad im mechanischen Winkel um den Mittelpunkt des Kreises, von dem der Bogen ein Teil ist, umspannt, und der Reluktanzmotor ist gefertigt, um eine Nebeneinanderordnung von im Wesentlichen gleichen Strukturen derart bereitzustellen, dass die gleichen Strukturen beabstandet voneinander entlang des Umfangs verteilt sind.Referring to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail below. The 1 until 10 illustrate an example of a reluctance motor, which is an embodiment of a rotating electric machine according to the present embodiment. 1 is a radial section of the reluctance motor illustrating only that section of the radial section spanning an arc of 180 degrees in mechanical angle around the center of the circle of which the arc is a part, and the reluctance motor is manufactured to have a juxtaposition of substantially the same structures such that the same structures are spaced apart from one another along the circumference.

Der Reluktanzmotor (rotierende elektrische Maschine) 10, der in 1 gezeigt ist, wird mit einem Aufbau ausgebildet, der keine Zuführung von externem Strom zu einem Rotor 21 benötigt, wie später beschrieben wird, und der geeignet ist, um in Hybridelektrofahrzeugen und Elektrofahrzeugen montiert zu werden.The reluctance motor (rotating electrical machine) 10, which is in 1 shown is formed with a structure that does not require supply of external power to a rotor 21 as will be described later, and is suitable to be mounted in hybrid electric vehicles and electric vehicles.

(Grundlegende Konstruktion des Reluktanzmotors 10)(Basic design of reluctance motor 10)

Der Reluktanzmotor 10 umfasst einen Stator 11, der nährungsweise in zylindrischer Form ausgebildet ist, und einen drehbar in dem Stator 11 aufgenommenen Rotor 21, an dem eine Welle 101 (siehe 5) als eine Drehwelle befestigt ist, die mit dem axialen Mittelpunkt zusammenfällt.The reluctance motor 10 comprises a stator 11, which is approximately cylindrical in shape, and a rotor 21 rotatably accommodated in the stator 11, on which a shaft 101 (see 5 ) is attached as a rotating shaft coinciding with the axial center.

In dem Stator 11 ist eine Vielzahl von Statorzähnen (gegenüberliegende Bauteilen) 12 äquidistant entlang des Umfangs der Stators 11 angeordnet. Jeder der Statorzähne 12 ist mit einer sich radial erstreckenden Schenkelpolkonfiguration ausgebildet. Innere Umgangsenden 12a der Statorzähne 12 liegen äußeren Umgangsenden 22a der Rotorzähne (gegenüberliegende Bauteile) 22 des Rotors 21 über einen Luftspalt G gegenüber.In the stator 11, a plurality of stator teeth (opposing components) 12 are arranged equidistantly along the circumference of the stator 11. Each of the stator teeth 12 is formed with a radially extending salient pole configuration. Inner contact ends 12a of the stator teeth 12 lie opposite outer contact ends 22a of the rotor teeth (opposite components) 22 of the rotor 21 via an air gap G.

Antriebsspulen 14 sind auf den Statorzähnen 12 ausgebildet, indem Phasenwicklungen von jeder Phase jeweils um die Statorzähne 12 und einzeln mit konzentrierter Wicklung unter Verwendung von Nuten 13 gewickelt sind, d.h. von Räumen, die zwischen den Seiten von benachbarten zwei der Statorzähne 12 definiert sind. Beim Einspeisen von Antriebsstrom in die Antriebsspulen 14 wird bewirkt, dass die Statorzähne 12 als Elektromagneten fungieren, die einen Magnetfluss zur Erzeugung eines Drehmoments erzeugen, um den Rotor 21 drehend anzutreiben, der innenliegend auf gegenüberliegender Weise aufgenommen ist.Drive coils 14 are formed on the stator teeth 12 by winding phase windings of each phase respectively around the stator teeth 12 and individually with concentrated winding using slots 13, i.e. spaces defined between the sides of adjacent two of the stator teeth 12. Feeding drive current into the drive coils 14 causes the stator teeth 12 to function as electromagnets that produce a magnetic flux to generate torque to rotate the rotor 21, which is internally received in an opposite manner.

Ähnlich zu den Statorzähnen 12 ist in dem Rotor 21 eine Vielzahl von Rotorzähnen 22, von denen jeder mit einer sich radial erstreckenden Schenkelpolkonfiguration ausgebildet ist, äquidistant entlang dem Umfang des Rotors 21 angeordnet. Die Rotorzähne 22 sind derart ausgebildet, dass die Anzahl der Rotorzähne 22 unterschiedlich von der Anzahl der Statorzähne 12 ist, und dass während der Rotation des Rotors 21 relativ zu dem Stator 11 die äußeren Umfangsenden 22a zweckmäßig den innere Umgangsenden 12a auf gegenüberliegende Weise nahe kommen.Similar to the stator teeth 12, in the rotor 21, a plurality of rotor teeth 22, each formed with a radially extending salient pole configuration, are arranged equidistantly along the circumference of the rotor 21. The rotor teeth 22 are designed such that the number of rotor teeth 22 is different from the number of stator teeth 12, and that during the rotation of the rotor 21 relative to the stator 11, the outer peripheral ends 22a expediently come close to the inner circumferential ends 12a in an opposite manner.

Dies ermöglicht es in dem Reluktanzmotor 10, dass sich der Rotor 21 relativ zu dem Stator 11 dreht, weil ein Magnetfluss, der erzeugt wird, wenn Antriebsstrom durch eine der Antriebsspulen 14, die in die Nuten 13 des Stators 11 eingesetzt sind, fließt, von dem inneren Umfangsende 12a von einem der Statorzähne 12 mit einem äußeren Umfangsende 22a von einem Rotorzahn 22, der dem Statorzahn 12 gegenüberliegt, koppelt, wodurch ein Reluktanzmoment (oder ein „Hauptdrehmoment“) durch die Tendenz des Rotors 21 erzeugt wird, den Magnetpfad, durch welchen der Magnetfluss fließt, zu minimieren. Infolgedessen ist der Reluktanzmotor 10 in der Lage, Leistung, die in elektrischer Form als eingespeister Strom aufgenommen wurde, in mechanischer Form von der Welle 101 auszugeben, die mit dem Rotor 21 drehbar ist, der relativ innerhalb des Stators 11 drehbar ist.This allows, in the reluctance motor 10, the rotor 21 to rotate relative to the stator 11 because a magnetic flux generated when driving current flows through one of the driving coils 14 inserted into the slots 13 of the stator 11 the inner peripheral end 12a of one of the stator teeth 12 with an outer peripheral end 22a of a rotor tooth 22 opposite the stator tooth 12, whereby a reluctance torque (or a “main torque”) is generated by the tendency of the rotor 21, the magnetic path which the magnetic flux flows to minimize. As a result, the reluctance motor 10 is able to output power received in electrical form as input current in mechanical form from the shaft 101 rotatable with the rotor 21 relatively rotatable within the stator 11.

Der magnetische Fluss, der von dem inneren Umfangsende 12a des Statorzahns 12 mit dem äußeren Umfangsende 22a des Rotorzahns 22 koppelt, umfasst in dem Reluktanzmotor 10 Raumoberschwingungs-Komponenten, die auf der Grundschwingung überlagert sind. Daher tritt auch an der Seite des Rotors 21 eine elektromagnetische Kraft auf, wenn Induktionsstrom (zusätzlicher Strom) durch eine eingebaute Spule fließt, indem eine Änderung in der Flussdichte der Raumoberschwingungs-Komponente, die in dem Magnetfluss, der von der Seite des Stators 11 koppelt, enthalten ist, verwendet wird.The magnetic flux that couples from the inner peripheral end 12a of the stator tooth 12 to the outer peripheral end 22a of the rotor tooth 22 comprises space in the reluctance motor 10 Vibration components that are superimposed on the fundamental vibration. Therefore, an electromagnetic force also occurs on the rotor 21 side when induction current (additional current) flows through a built-in coil by a change in the flux density of the spatial harmonic component coupled in the magnetic flux coupling from the stator 11 side , included, is used.

Insbesondere, wenn der Antriebsstrom, der die Grundfrequenz aufweist, durch die Antriebsspulen 14 des Stators 11 geleitet wird und bewirkt, dass der Rotor 21 (die Rotorzähne 22) mit dem Magnetfluss rotieren, der mit derselben Grundfrequenz rotiert, obwohl der Hauptfluss mit der integrierten Spule an der Seite des Rotors 21 koppelt, ändert sich der koppelnde magnetische Fluss nicht genügend, um zu bewirken, dass ein Induktionsstrom an dieser Spule auftritt.In particular, when the driving current having the fundamental frequency is passed through the driving coils 14 of the stator 11 and causes the rotor 21 (the rotor teeth 22) to rotate with the magnetic flux rotating at the same fundamental frequency, although the main flux with the integrated coil on the side of the rotor 21, the coupling magnetic flux does not change enough to cause an induction current to occur on this coil.

Die Raumoberschwingungs-Komponenten, die auf der Grundschwingung des Magnetflusses überlagert sind und welche bezüglich der Zeit mit einer von der Grundschwingungsfrequenz unterschiedlichen Frequenz variieren, koppeln andererseits von der Seite der äußeren Umfangsseiten 22a mit den Rotorzähnen 22. Wenn die Spule in der Umgebung des äußeren Umfangendes 22a des Rotorzahns 22 installiert ist, bewirken aus diesem Grund ohne jede Eingabe von Strom die Raumoberschwingungs-Komponenten, dass diese Spule mit guter Effizienz einen Induktionsstrom erzeugt. Infolgedessen wird der magnetische Fluss der Raumoberschwingungs-Komponenten, der als die Ursache von Eisenverlust angesehen wird, als Energie zur Selbsterregung gesammelt.The spatial harmonic components superimposed on the fundamental wave of the magnetic flux and which vary with time at a frequency different from the fundamental frequency, on the other hand, couple to the rotor teeth 22 from the outer peripheral side 22a side. When the coil is in the vicinity of the outer peripheral end 22a of the rotor tooth 22 is installed, for this reason, without any input of current, the spatial harmonic components cause this coil to generate an induction current with good efficiency. As a result, the magnetic flux of the space harmonic components, which is considered to be the cause of iron loss, is collected as energy for self-excitation.

Im Übrigen kann ein anderes Beispiel des Aufbaus eines Reluktanzmotors, obwohl dessen Veranschaulichung ausgespart wurde, aufgebaut sein, indem Leiter in Räume zwischen den Seiten von jedem der Rotorzähne 22 und den benachbarten Seiten als Nuten 23 gelegt werden, um sich um den Rotorzahn 22 in zwei Stufen, die von der Rotationsachse ausgehend in radialer Richtung getrennt sind, mit konzentrierter Wicklung zu wickeln, um eine Induktionsspule nahe dem äußeren Umfangsende 22a und eine Erregerspule, die an der Seite der Rotationsachse angeordnet ist, auszubilden.Incidentally, another example of the construction of a reluctance motor, although the illustration thereof has been omitted, may be constructed by placing conductors in spaces between the sides of each of the rotor teeth 22 and the adjacent sides as grooves 23 to wrap around the rotor tooth 22 in two To wind stages separated in the radial direction from the rotation axis with concentrated winding to form an induction coil near the outer peripheral end 22a and an exciting coil disposed on the rotation axis side.

Die Raumoberschwingungs-Komponente, d.h. die Änderung in der Flussdichte der Raumoberschwingungs-Komponente, des Magnetflusses, der von dem inneren Umfangsende 12a von einem der Statorzähne 12 zu dem benachbarten äußeren Umfangsende 22a von einem der Rotorzähne 22 koppelt, bewirkt in diesem Aufbau, dass die Induktionsspule Induktionsstrom erzeugt, der der Erregerspule zugeführt wird. Wenn die Erregerspule bei der Aufnahme des Induktionsstroms als Erregerstrom von der Induktionsspule selbsterregt wird, kann sie einen Magnetfluss (oder eine elektromagnetische Kraft) erzeugen. Allein durch den Einbau der Induktionsspule und der Erregerspule um jeden der Rotorzähne 22 in einen unabhängigen Stromkreis, der den Induktionsstrom als Erregerstrom verwendbar macht, wird kurz gesagt die Erzeugung einer Leistungsunterstützung zur relativen Rotation des Rotors 21 bewirkt, indem ein Reluktanzmoment (oder zusätzliches Drehmoment) erhalten wird, das erzeugt wird, um den Weg der geringsten magnetischen Reluktanz zu finden, durch welchen der magnetische Fluss fließt, der unabhängig von dem Magnetfluss, der von den Antriebsspulen 14 zur Erzeugung des Hauptdrehmoments erzeugt wird, koppelt, wodurch es ermöglicht wird, die Raumoberschwingungs-Komponente des Magnetflusses, die als ein Verlustfaktor angesehen wird, in Form einer Energie wiederzugewinnen und dieselbe zu verwerten.In this structure, the spatial harmonic component, i.e. the change in the flux density of the spatial harmonic component, of the magnetic flux coupling from the inner peripheral end 12a of one of the stator teeth 12 to the adjacent outer peripheral end 22a of one of the rotor teeth 22 causes the Induction coil generates induction current, which is supplied to the excitation coil. When the excitation coil is self-excited by the induction coil when receiving the induction current as an excitation current, it can generate a magnetic flux (or electromagnetic force). Simply by installing the induction coil and the excitation coil around each of the rotor teeth 22 in an independent circuit that makes the induction current usable as an excitation current, in short, the generation of power support for the relative rotation of the rotor 21 is effected by generating a reluctance torque (or additional torque). is obtained, which is generated to find the path of least magnetic reluctance through which the magnetic flux flows, which couples independently of the magnetic flux generated by the drive coils 14 for generating the main torque, thereby enabling the Space harmonic component of the magnetic flux, which is considered a loss factor, to be recovered in the form of energy and to utilize the same.

Das Umwickeln der Rotorzähne 22 auf die vorstehend beschriebene Weise wird auch in einem Artikel beschrieben, der von Sakutaro NONAKA geschrieben wurde, mit dem Titel „The Self-Excited Type Single-Phase Synchronous Motor“ (Der Einphasensynchronmotor des Selbsterregertyps) vom Institute of Electrical Engineering in Japan (IEEJ), Journal Vol. 78, Nr. 842, November 1958, S. 18 bis 26. Ein in diesem Artikel beschriebener Reluktanzmotor ist konfiguriert, um eine Spule(n), die an einem Rotor montiert ist, dazu zu veranlassen, als Elektromagnete zu fungieren, so dass der Magnetfluss mit einer höheren Frequenz als der Standardfrequenz an einem Rotor zur Erzeugung von Induktionsstrom an der Spule(n) koppelt, und nach der Einweg-Gleichrichtung des Induktionsstroms durch Gleichrichterelemente (Dioden), wird der gleichgerichtete Strom zurückgeführt, um die an dem Rotor montierten Spule(n) zu veranlassen, als Elektromagneten des Selbsterregertyps zu fungieren.Wrapping the rotor teeth 22 in the manner described above is also described in an article written by Sakutaro NONAKA entitled "The Self-Excited Type Single-Phase Synchronous Motor" from the Institute of Electrical Engineering in Japan (IEEJ), Journal Vol. 78, No. 842, November 1958, pp. 18 to 26. A reluctance motor described in this article is configured to cause a coil(s) mounted on a rotor to do so , to act as electromagnets so that the magnetic flux with a frequency higher than the standard frequency couples to a rotor to produce induction current on the coil(s), and after half-wave rectification of the induction current by rectifier elements (diodes), the rectified current fed back to cause the coil(s) mounted on the rotor to act as self-excitation type electromagnets.

Jedoch beinhaltet die in diesem Artikel beschriebene Selbsterregungstechnologie die folgenden Probleme.

  1. 1. Die Verwendung der Spule als eine Spule zur Erzeugung von Induktionsstroms als auch als eine Spule zur Leitung von Erregerstrom, der durch die Gleichrichtung des Induktionsstroms gegeben ist, macht es aufgrund magnetischer Interferenz nahezu unmöglich für die Spule, effizient Induktionsstrom zu erzeugen, und dies kann nicht verhindern, dass die elektromotorische Kraft sehr stark abnimmt.
  2. 2. Wenn die Spule an der zu der Rotationsachse nahen Seite des Rotors angeordnet ist, wird nur ein kleiner Induktionsstrom erzeugt, wenn Oberschwingungs-Komponenten hoher Ordnung mit Frequenzen höher als die Grundfrequenz an den Rotor 21 (eigentlich dem Rotorzahn 22) koppeln, weil deren Verteilung auf einen Bereich in der Umgebung des äußeren Umfangsendes 22a des Rotorzahns 22 beschränkt ist. Jedoch ist es kaum realistisch, eine Spule innerhalb des Bereichs in der Umgebung des äußeren Umfangsendes 22a des Rotorzahns 22 zu installieren. Wenn beispielsweise die Spule durch das Wickeln einer sehr kleinen Leitermenge, die einen dünnen Drahtdurchmesser aufweist, ausgebildet ist, wird der Leiterwiderstand groß, und dies resultiert in einem erhöhten Kernverlust, wodurch es schwierig wird, die Spule dazu zu veranlassen, als ein Elektromagnet zu fungieren. Außerdem ist es sehr wahrscheinlich, dass die Spule eine Statorseite an oder über der Rotorfläche kontaktieren kann.
  3. 3. Bezüglich der Wicklung der Spulen an dem Stator 11 gibt es eine Tendenz zur Überlagerung von Oberschwingungen hoher Ordnung auf der Grundschwingung des Magnetflusses, wenn zur Installation der Spulen an dem Stator 11 die verteilte Wicklung verwendet wird. Wie oben beschrieben, kann mit den Oberschwingungs-Komponenten hoher Ordnung nicht mehr als ein kleiner Induktionsstrom erwartet werden. Schlussendlich ist die verteilte Wicklung nicht geeignet für das Wickeln der Spulen an den Stator 11.
  4. 4. In diesem Artikel wird beschrieben, dass die Spulen an der Rotorseite mit einem Fluss erregt werden, der von einer Oberschwingung mit der zweifachen Frequenz der Grundfrequenz herrührt, jedoch erzeugt der Induktionsstrom, der in der Reaktion auf den von solchen Oberschwingungen zweiter Ordnung hervorgerufenen Fluss erzeugt wird, nach der Gleichrichtung und Kombination Täler. Weil des Weiteren der Betrag des Induktionsstroms mit einem Anstieg der zeitlichen Flussänderung ansteigt, ist eine Oberschwingung von nahezu dritter Ordnung, die nicht zu hoch ist, vorteilhafter als die Oberschwingung zweiter Ordnung.
However, the self-excitation technology described in this article involves the following problems.
  1. 1. The use of the coil as a coil for generating induction current as well as a coil for conducting exciting current given by the rectification of the induction current makes it almost impossible for the coil to efficiently generate induction current due to magnetic interference, and this cannot prevent the electromotive force from decreasing very sharply.
  2. 2. If the coil is arranged on the side of the rotor close to the axis of rotation, only a small induction current is generated when high-order harmonic components are involved Frequencies higher than the fundamental frequency are coupled to the rotor 21 (actually the rotor tooth 22) because their distribution is limited to an area in the vicinity of the outer peripheral end 22a of the rotor tooth 22. However, it is hardly realistic to install a coil within the area surrounding the outer peripheral end 22a of the rotor tooth 22. For example, if the coil is formed by winding a very small amount of conductor having a thin wire diameter, the conductor resistance becomes large and this results in increased core loss, making it difficult to cause the coil to function as an electromagnet . Additionally, it is very likely that the coil may contact a stator side on or above the rotor surface.
  3. 3. Regarding the winding of the coils on the stator 11, when the distributed winding is used to install the coils on the stator 11, there is a tendency for high-order harmonics to be superimposed on the fundamental wave of the magnetic flux. As described above, no more than a small induction current can be expected with the high order harmonic components. Ultimately, the distributed winding is not suitable for winding the coils on the stator 11.
  4. 4. This article describes that the coils on the rotor side are excited with a flux arising from a harmonic of twice the frequency of the fundamental frequency, but the induction current produces in response to the flux caused by such second order harmonics is generated after rectification and combination valleys. Furthermore, because the magnitude of the induction current increases with an increase in the flux change over time, a nearly third-order harmonic that is not too high is more advantageous than the second-order harmonic.

An der Seite des Rotors 21 des Reluktanzmotors 10 sind daher die Induktionsspulen 27, von denen jede einen Leiter aufweist, der um einen der Kerne 25 mittels konzentrierter Wicklung gewickelt ist, in der Gesamtheit in Nuten 23 eingesetzt, von denen jede zwischen den benachbarten zwei der Rotorzähne 22 definiert ist, und sie sind entlang einer Rotationsrichtung des Rotors 21 angeordnet, und Erregerspulen 28 sind vollständig um die jeweilige Rotorzähne 22 ausnehmend dere äußeren Umfangsenden mittels einstufiger konzentrierter Wicklung gewickelt.Therefore, on the side of the rotor 21 of the reluctance motor 10, the induction coils 27, each of which has a conductor wound around one of the cores 25 by means of concentrated winding, are inserted as a whole in grooves 23, each of which is between the adjacent two of the Rotor teeth 22 are defined, and they are arranged along a rotation direction of the rotor 21, and exciting coils 28 are completely wound around the respective rotor teeth 22 except their outer peripheral ends by means of single-stage concentrated winding.

Jede der Induktionsspulen 27 nutzt einen Kern 25 aus laminierten elektromagnetischen Platten (oder einer magnetischen Substanz), um zu erreichen, dass eine höhere Flussdichte, der die Kopplung ermöglicht ist, durch die Kerne 25 fließt, indem die magnetische Permeabilität erhöht wird, und wird derart gehalten, dass sich der Kern 25 über einen sehr kleinen Luftspalt G einer benachbarten der inneren Umfangsenden 12a der Statorzähne 12 gegenüberliegend zuwendet, um eine Kopplung von einem größeren Raumoberschwindungs-Fluss zu ermöglichen. Die Induktionsspulen 27 sind derart angeordnet, dass sie effizient Induktionsstrom erzeugen können, indem eine Magnetfeldanalyse durchgeführt wurde, um effektiv die dritte Raumoberschwingungs-Komponente des Magnetflusses zu nutzen, der mit den Umfangsenden 22a der Rotorzähne 22 von den Umfangsenden 12a der Statorzähne 12 koppelt, und indem die Magnetpfade der Raumoberschwingungen strikt ausgewertet wurden. Des Weiteren ist jede der Induktionsspulen 27 zwischen zwei benachbarten der Rotorzähne 22 eingesetzt, um einen notwendigen und ausreichenden Spalt zu der entsprechenden der Erregerspulen 28 sicherzustellen.Each of the induction coils 27 uses a core 25 made of laminated electromagnetic plates (or a magnetic substance) to make a higher coupling-enabled flux density flow through the cores 25 by increasing the magnetic permeability, and so on held that the core 25 faces an adjacent one of the inner circumferential ends 12a of the stator teeth 12 via a very small air gap G in order to enable a coupling of a larger spatial shrinkage flux. The induction coils 27 are arranged so that they can efficiently generate induction current by performing magnetic field analysis to effectively utilize the third spatial harmonic component of the magnetic flux coupling to the peripheral ends 22a of the rotor teeth 22 from the peripheral ends 12a of the stator teeth 12, and by strictly evaluating the magnetic paths of the room harmonics. Furthermore, each of the induction coils 27 is inserted between two adjacent ones of the rotor teeth 22 to ensure a necessary and sufficient gap to the corresponding one of the excitation coils 28.

Der Reluktanzmotor wird in seiner Gesamtheit verkleinert, indem wie oben beschrieben die konzentrierte Wicklung verwendet wird, die es nicht für länger nötig macht, zur Wicklung der Induktionsspulen 27 und der Erregerspulen 28 die Leiter in der Umlaufrichtung über mehr als zwei Nuten zu erstrecken. Des Weiteren können die Induktionsspulen 27 den Betrag der andernfalls verlorenen Energie erhöhen, indem durch die Verwendung der Kopplung des Magnetflusses der Raumoberschwingungen dritter Ordnung oder niedriger effizient Induktionsstrom erzeugt wird, während der Kupferverlust auf der Primärseite reduziert wird.The reluctance motor is downsized in its entirety by using the concentrated winding as described above, which no longer makes it necessary to extend the conductors in the circumferential direction over more than two slots for winding the induction coils 27 and the excitation coils 28. Furthermore, the induction coils 27 can increase the amount of otherwise lost energy by efficiently generating induction current through the use of third-order or lower spatial harmonic magnetic flux coupling while reducing copper loss on the primary side.

Zusätzlich erzeugen die Induktionsspulen 27 effektiv mehr Induktionsstrom bei der Verwendung der dritten Raumoberschwingung des Magnetflusses als bei der Verwendung der zweiten Raumoberschwingung des Magnetflusses, wie in dem oben beschriebenen Artikel (IEEJ Journal) beschrieben. Dies bedeutet im Detail, dass Raumoberschwingungen unter Verwendung der dritten Raumoberschwingung eher effizient wiedergewonnen werden, als unter Verwendung der zweiten Raumoberschwingung, aufgrund der Umwandlung des Induktionsstroms in einen großen Strom durch die erhöhte zeitliche Varianz des Magnetflusses. Dieser Artikel zeigt Spulen, die um jene Abschnitte eines Rotors gewickelt sind, die nahe an der Rotationsachse sind, jedoch ohne Berücksichtigung dessen, wo die Raumoberschwingungen koppeln, so dass dieser Artikel keinen Aufbau lehren kann, der in der Lage ist, effektiv Raumoberschwingungen zu nutzen.In addition, the induction coils 27 effectively generate more induction current when using the third spatial harmonic of the magnetic flux than when using the second spatial harmonic of the magnetic flux, as described in the article described above (IEEJ Journal). In detail, this means that spatial harmonics are more efficiently recovered using the third spatial harmonic than using the second spatial harmonic, due to the conversion of the induction current into a large current by the increased temporal variance of the magnetic flux. This article shows coils wound around those portions of a rotor that are close to the axis of rotation, but without consideration of where the spatial harmonics couple, so this article cannot teach a design capable of effectively utilizing spatial harmonics .

Unter Verwendung des später beschriebenen Aufbaus sind die Induktionsspulen 27 in den zugeordneten Nuten 23 derart angeordnet, dass jede der Induktionsspulen 27 zwischen den äußeren Umfangsenden 22a der benachbarten zwei der Rotorzähne 22 auf magnetisch unabhängige Art und Weise eingebettet ist.Using the structure described later, the induction coils 27 are arranged in the associated grooves 23 such that each of the induction coils 27 is embedded between the outer peripheral ends 22a of the adjacent two of the rotor teeth 22 in a magnetically independent manner.

Die Erregerspulen 28 sind um die entsprechenden Rotorzähne 22 derart gewickelt, dass jede der Erregerspulen 28 sich um die Rotorzähne 22 über die gesamte Länge wickelt, um Magnetfluss durch das effektive Verwenden des ganzen Rotorzahns 22 zu erzeugen.The excitation coils 28 are wound around the corresponding rotor teeth 22 such that each of the excitation coils 28 wraps around the entire length of the rotor teeth 22 to generate magnetic flux by effectively using the entire rotor tooth 22.

Auf diese Weise sind die Induktionsspulen 27 und die Erregerspulen 28 derart getrennt, dass magnetische Pfade einander nicht beeinträchtigen, um magnetische Interferenz zu reduzieren, wodurch es ermöglicht wird, dass die Induktionsspulen 27 effektiv Induktionsstrom erzeugen, wodurch es ermöglicht wird, dass die Erregerspulen 28 effektiv als Elektromagneten fungieren, um Magnetfluss zu erzeugen.In this way, the induction coils 27 and the exciting coils 28 are separated such that magnetic paths do not interfere with each other to reduce magnetic interference, thereby allowing the induction coils 27 to effectively generate induction current, thereby allowing the exciting coils 28 to effectively generate act as electromagnets to generate magnetic flux.

Des Weiteren sind die Induktionsspulen 27 mit derselben Drehung eingebaut, indem jede von einem Draht in einer radialen Richtung, die sich radial von der Rotationsachse des Rotors 21 zu einer der Nuten 23 erstreckt, mit konzentrierter Wicklung gewickelt wird, so dass die Induktionsspulen 27 entlang des Umfangs des Rotors 21 beabstandet sind, jedoch sind diese parallel verbunden. Zusätzlich sind die Erregerspulen 28 einer ersten Halbgruppe mit einer Drehung im Uhrzeigersinn und die einer zweiten Halbgruppe mit einer Drehung im Gegenuhrzeigersinn um die entsprechenden Rotorzähne 22 mit konzentrierter Wicklung gewickelt, so dass die Erregerspulen 28 der ersten Halbgruppe und jene der zweiten Halbgruppe wechselweise entlang des Umfangs des Rotors 21 angeordnet sind, jedoch sind alle Erregerspulen 28 in Serie verbunden, wobei ein radial äußeres Ende von jeder der Erregerspulen 28 mit einem radial inneren Ende einer übernächsten Erregerspule 28 verbunden ist.Further, the induction coils 27 are installed with the same rotation by winding each of a wire in a radial direction extending radially from the rotation axis of the rotor 21 to one of the slots 23 with concentrated winding, so that the induction coils 27 are wound along the Circumference of the rotor 21 are spaced apart, but they are connected in parallel. In addition, the excitation coils 28 of a first half group with a clockwise rotation and those of a second half group with a counterclockwise rotation are wound around the corresponding rotor teeth 22 with concentrated winding, so that the excitation coils 28 of the first half group and those of the second half group alternately along the circumference of the rotor 21 are arranged, but all of the excitation coils 28 are connected in series, with a radially outer end of each of the excitation coils 28 being connected to a radially inner end of a next-but-one excitation coil 28.

Wie in 2 gezeigt, sind beide Enden der gesamt-seriellen Schaltung der Spulen 28A1~28An und 28B1~28Bn mit beiden Enden der Parallelschaltung der Induktionsspulen 27A1~27An und 27B1~27Bn über Dioden 29A und 29B verbunden. Mit anderen Worten resultieren die Erregerspulen 28 aus dem seriellen Verbinden der Erregerspulen 28A1~28An, wobei n: (Anzahl der Pole)/2, der ersten Halbgruppe mit Drehung im Uhrzeigersinn mit den Erregerspulen 28B1~28Bn der zweiten Gruppe mit Drehung im Gegenuhrzeigersinn und die Induktionsspulen 27 umfassen die Induktionsspulen 27A1~27An einer seriell verbundenen Gruppe und die Induktionsspulen 27B1~27Bn der anderen seriell verbundenen Gruppe, wobei die seriell verbundenen Erregerspulen 28A1 ~28An und die seriell verbundenen Erregerspulen 28B 1 ~28Bn mit den seriell verbundenen Induktionsspulen 27A1~27An bzw. mit den seriell verbundenen Induktionsspulen 27B1~27Bn parallelverbunden sind.As in 2 As shown, both ends of the overall series connection of the coils 28A1~28An and 28B1~28Bn are connected to both ends of the parallel connection of the induction coils 27A1~27An and 27B1~27Bn via diodes 29A and 29B. In other words, the excitation coils 28 result from serially connecting the excitation coils 28A1~28An, where n: (number of poles)/2, of the first half group with clockwise rotation to the excitation coils 28B1~28Bn of the second group with counterclockwise rotation and the Induction coils 27 include the induction coils 27A1~27An of one series-connected group and the induction coils 27B1~27Bn of the other series-connected group, the series-connected excitation coils 28A1~28An and the series-connected excitation coils 28B1~28Bn with the series-connected induction coils 27A1~27An, respectively .connected in parallel with the serially connected induction coils 27B1~27Bn.

Im Hinblick auf die Anzahl der Dioden 29A und 29B, kann die Anzahl der Dioden 29A und 29B beschränkt werden, indem alle Erregerspulen 28 in Serie verbunden werden, selbst wenn eine Erhöhung der Anzahl der Pole benötigt wird. Um eine massenweise Verwendung von Dioden zu vermeiden, sind die Dioden 29A und 29B miteinander verbunden, um einen Sternpunktklemmen-Einweggleichrichter (Gleichrichterelement) auszubilden, indem die Elemente derart verschaltet werden, um eine Phasendifferenz von 180° zwischen einem eingespeisten Induktionsstrom zu einer der Dioden 29A und 29B und dem anderen eingespeisten Induktionsstrom zu der anderen bereitzustellen, um eine Ausgabe bereitzustellen, indem eine Einweggleichrichtung nach der Umrichtung des einen Induktionsstroms durchgeführt wird.Regarding the number of the diodes 29A and 29B, the number of the diodes 29A and 29B can be limited by connecting all the exciting coils 28 in series even if an increase in the number of poles is required. In order to avoid mass use of diodes, the diodes 29A and 29B are connected together to form a star-point-clamp half-wave rectifier (rectifier element) by connecting the elements so as to have a phase difference of 180° between an induction current fed to one of the diodes 29A and 29B and the other injected induction current to the other to provide an output by performing half-wave rectification after converting the one induction current.

Dies ermöglicht es dem Reluktanzmotor 10, die Raumoberschwingungs-Komponente des Magnetflusses wiederherzustellen, die von dem Umfangsende 12a von einem der Statorzähne 12 austritt und mit dem Umfangsende 22a von einem gegenüberliegenden der Rotorzähne 22 koppelt, und zwar indem effizient Induktionsstrom erzeugt wird, weil die Induktionsspule 27 einen Kern 25 aus elektromagnetischem Stahl mit hoher Permeabilität aufweist, der es ermöglicht, dass die Raumoberschwingungs-Komponente fließt, ohne durch die zugeordnete der Erregerspulen 28 beeinträchtigt zu werden. Von den Induktionsspulen 27 erzeugte Induktionsströme werden einer nach dem anderen gleichgerichtet und zusammengeführt. Der zusammengeführte Strom fließt nacheinander durch die seriell verschalteten Erregerspulen 28, um diese effektiv zu erregen, wodurch es ermöglicht wird, dass diese einen hohen Magnetfluss (d.h. eine hohe magnetische Kraft) erzeugen.This enables the reluctance motor 10 to recover the spatial harmonic component of the magnetic flux exiting from the peripheral end 12a of one of the stator teeth 12 and coupling with the peripheral end 22a of an opposite one of the rotor teeth 22 by efficiently generating induction current because the induction coil 27 has a core 25 made of high permeability electromagnetic steel, which allows the spatial harmonic component to flow without being affected by the associated one of the excitation coils 28. Induction currents generated by the induction coils 27 are rectified and combined one by one. The combined current flows sequentially through the series-connected excitation coils 28 to effectively excite them, thereby enabling them to generate a high magnetic flux (i.e., a high magnetic force).

Infolgedessen kann der Reluktanzmotor 10 die Magnetflüsse sinnvoll nutzen und den Induktionsstrom glätten, um die Magnetflüsse als Energie wiederzugewinnen und auszugeben, ohne eine destruktive gegenseitige Interferenz der Magnetflüsse, weil die Induktionsspulen 27 und die Erregerspulen 28 derart unabhängig geschaffen sind, dass deren Verwendung in Erregung und Elektromagnet aufgeteilt ist. Mit anderen Worten wirken die Erregerspulen 28 mit den zugeordneten Rotorzähnen 22 zusammen, um Schenkelpole auszubilden, während die Induktionsspulen 27 mit den Kernen 25 zusammenwirken, um Hilfspole auszubilden.As a result, the reluctance motor 10 can make good use of the magnetic fluxes and smooth the induction current to recover and output the magnetic fluxes as energy without destructive mutual interference of the magnetic fluxes because the induction coils 27 and the exciting coils 28 are independently created so that their use in excitation and Electromagnet is divided. In other words, the excitation coils 28 cooperate with the associated rotor teeth 22 to form salient poles, while the induction coils 27 cooperate with the cores 25 to form auxiliary poles.

Weil des Weiteren die Induktionsspulen 27 und die Erregerspulen 28 wechselweise entlang des Umfangs des Rotors 21 angeordnet sind, um Mehrpoligkeit zu erreichen, kann der Reluktanzmotor 10 den an die Rotorzähne 22 koppelnden Magnetfluss besser verteilen, als der zweipolige Motor, der in dem zuvor beschriebenen Artikel (IEEJ Journal) beschrieben wurde, wodurch elektromagnetische Vibrationen durch das Verteilen der elektromagnetischen Kraft (d.h. des Reluktanzmoments), die auf jeden der Rotorzähne 22 wirkt, beschränkt werden, wodurch das Betriebsgeräusch reduziert wird.Furthermore, because the induction coils 27 and the excitation coils 28 are alternately arranged along the circumference of the rotor 21 to achieve multipole, the reluctance motor 10 can better distribute the magnetic flux coupling to the rotor teeth 22 than the two-pole motor described in the article described above (IEEJ Journal), thereby restraining electromagnetic vibrations by distributing the electromagnetic force (ie, reluctance torque) acting on each of the rotor teeth 22, thereby reducing the operating noise.

Den Kupferverlust betreffend: Weil insbesondere die Induktionsspulen 27 und die Erregerspulen 28, umfassend der Antriebsspulen 14, als einen Draht einen Kupferleiter verwenden und weil sie durch Wicklung des Kupferleiters ausgebildet sind, bewirkt die Verwendung des Kupferleiters eine Reduktion des Kupferverlusts, indem die elektrische Leitfähigkeit verbessert wird, was eine effiziente Erzeugung von Induktionsstrom zur Verwendung als Erregerstrom bewirkt. Vorzugsweise ist ein leitender Flachdraht zu verwenden, wenn der Kupferleiter als ein Draht verwendet wird, und dies reduziert den Kupferverlust, der von dem Spulenwiderstand herrührt, und den Verlust, der durch Erwärmung verursacht wird. Jede der Spulen 27, 28 und 14 nimmt die Form einer hochkantigen Spule an, die einen leitenden Flachdraht aufweist, der mit seiner schmaler Seite nach innen um den Umfang eines zugeordneten Kerns gewickelt ist, wodurch die verteilte Kapazität (schwebende Kapazität) verringert wird, um die Frequenzkennlinie zu verbessern. Weil des Weiteren der Umlauf des leitenden Flachdrahts lang ist, wird ein Abfall des Wirkungsgrads minimiert, indem ein Anstieg des Wiederstands aufgrund des Skineffektes beschränkt wird. Infolgedessen sind die Spulen 27, 28 und 14 in der Lage, mit einer geringen Menge an Kupferleiter mehr sonst verlorene Energie wiederzugewinnen. Das Material der Drähte der Spulen 27, 28 und 14 ist nicht auf Kupferleiter beschränkt und kann mit anderem Ziel gewählt werden. Beispielsweise kann ein Aluminiumstangenleiter verwendet werden, dessen spezifische Dichte (specific gravity) nur ein Drittel (1/3) des Kupfers beträgt, um Gewicht zu reduzieren.Regarding the copper loss: In particular, because the induction coils 27 and the exciting coils 28 including the drive coils 14 use a copper conductor as a wire and because they are formed by winding the copper conductor, the use of the copper conductor causes a reduction in copper loss by improving the electrical conductivity which results in efficient generation of induction current for use as excitation current. Preferably, a conductive flat wire is to be used when the copper conductor is used as a wire, and this reduces the copper loss caused by the coil resistance and the loss caused by heating. Each of the coils 27, 28 and 14 takes the form of an edged coil having a conductive flat wire wound with its narrow side inward around the circumference of an associated core, thereby reducing the distributed capacitance (floating capacitance). to improve the frequency characteristic. Furthermore, because the circuit of the conductive flat wire is long, a drop in efficiency is minimized by restraining an increase in resistance due to the skin effect. As a result, coils 27, 28 and 14 are able to recover more otherwise lost energy with a small amount of copper conductor. The material of the wires of the coils 27, 28 and 14 is not limited to copper conductors and may be selected for other purposes. For example, an aluminum rod conductor whose specific gravity is only one-third (1/3) of copper can be used to reduce weight.

Des Weiteren ist der Stator 11 konfiguriert, um es zu ermöglichen, dass der Raumoberschwingungs-Magnetfluss effizient an die Induktionsspulen 27 koppelt, indem jede der Nuten 13 mit der offenen Bauform ausgebildet ist, die einen Rand 12b aufweist, der in Gegenuhrzeiger- und Uhrzeigerrichtung entlang des Umfangs von den inneren Umfangsenden 12a einer der zugeordneten Statorzähne 12 hervorsteht. Das Ausbilden der Nut 13 mit der offenen Bauform, die den Rand 12b aufweist, unterbindet das Auftreten einer steilen Stoßspannung.Further, the stator 11 is configured to enable the spatial harmonic magnetic flux to efficiently couple to the induction coils 27 by forming each of the slots 13 with the open type having an edge 12b extending in the counterclockwise and clockwise directions of the circumference protrudes from the inner circumferential ends 12a of one of the associated stator teeth 12. Forming the groove 13 with the open shape having the edge 12b prevents the occurrence of a steep surge voltage.

In dem Reluktanzmotor 10 bewirkt der Einbau der Induktionsspulen 27 und der Erregerspulen 28 in den Rotor 21 auf die vorstehend beschriebene Weise, dass der Raumoberschwingungs-Magnetfluss dritter Ordnung effizient von den Statorzähnen 12 des Stators 11 mit dem Rotor 21 koppelt, um effektiv ein Reluktanzmoment zu erzeugen. Wie ersichtlich aus der Vektordarstellung der Magnetfluss-Dichteverteilung, die aus der Magnetfeldanalyse resultiert, um die Magnetpfade des Raumoberschwingungs-Magnetflusses dritter Ordnung zu finden, existiert eine Differenz zwischen der Magnetflusslinie ML und dem Magnetflussvektor V, abhängig davon, ob die Induktionsspulen 27 und die Erregerspulen 28 derart parallel angeordnet sind, dass sie entlang dem Umfang verteilt sind, oder nicht.In the reluctance motor 10, incorporating the induction coils 27 and the excitation coils 28 into the rotor 21 in the manner described above causes the third-order spatial harmonic magnetic flux to efficiently couple from the stator teeth 12 of the stator 11 to the rotor 21 to effectively provide a reluctance torque generate. As can be seen from the vector representation of the magnetic flux density distribution resulting from the magnetic field analysis to find the magnetic paths of the third-order spatial harmonic magnetic flux, there exists a difference between the magnetic flux line ML and the magnetic flux vector V depending on whether the induction coils 27 and the excitation coils 28 are arranged in parallel so that they are distributed along the circumference, or not.

Dies wird in Detail beschrieben: Die Anordnung, bei der Erregerspulen 27' an radial äußeren Abschnitten der Rotorzähne 22 an der Seite von deren äußeren Umfangsenden 22a ausgebildet sind und bei der Erregerspulen 28' an radial inneren Abschnitten der Rotorzähne 22 an der Seite nahe der Rotationsachse angeordnet sind, indem die Rotorzähne 22 mit radial angeordneten zwei Stufen mittels konzentrierter Wicklung umwickelt sind, resultiert in den in 3B gezeigten Kennlinien. Die Tatsache, dass sich die Magnetflussvektoren V nahe den äußeren Umfangsenden 22a der Rotorzähne 22 des Rotors 21 konzentrieren, kann bestätigt werden. Es wird ersichtlich, dass die Flusslinien ML des Raumoberschwingungs-Magnetflusses dritter Ordnung zu den Statorzähnen 12 zurückkehren, nachdem sie durch die Nuten 23, von denen jede zwischen zwei benachbarten der Rotorzähne 22 ausgebildet ist, fließen.This is described in detail: The arrangement in which excitation coils 27 'are formed on radially outer portions of the rotor teeth 22 on the side of their outer peripheral ends 22a and in which excitation coils 28' are formed on radially inner portions of the rotor teeth 22 on the side near the axis of rotation are arranged by wrapping the rotor teeth 22 with radially arranged two stages by means of concentrated winding, results in the in 3B characteristics shown. The fact that the magnetic flux vectors V are concentrated near the outer peripheral ends 22a of the rotor teeth 22 of the rotor 21 can be confirmed. It will be seen that the flow lines ML of the third-order spatial harmonic magnetic flux return to the stator teeth 12 after flowing through the grooves 23, each of which is formed between two adjacent ones of the rotor teeth 22.

Andererseits sind in dem Reluktanzmotor 10 die Induktionsspulen 27 in den Nuten 23 zwischen den mit den Erregerspulen 28 umwickelten Rotorzähnen 22 angeordnet, durch welche Nuten die Flusslinien ML des Raumoberschwingungs-Magnetflusses dritter Ordnung fließen, um es zu ermöglichen, dass der Raumoberschwingungs-Magnetfluss dritter Ordnung effektiv mit den Induktionsspulen 27 koppelt.On the other hand, in the reluctance motor 10, the induction coils 27 are disposed in the grooves 23 between the rotor teeth 22 wrapped with the exciting coils 28, through which grooves the flow lines ML of the third-order spatial harmonic magnetic flux flow to enable the third-order spatial harmonic magnetic flux effectively coupled to the induction coils 27.

Wie in 3A gezeigt, sind in dem Reluktanzmotor 10 die Induktionsspulen 27 und die Erregerspulen 28 nebeneinander angeordnet, wodurch die Magnetflussvektoren V effizient in jede der Induktionsspulen 27 geführt werden, um zu bewirken, dass die Induktionsspule 27 Induktionsstrom erzeugt, was es ermöglicht, den erzeugten Induktionsstrom den Erregerspulen 28 zu zuführen.As in 3A As shown, in the reluctance motor 10, the induction coils 27 and the excitation coils 28 are arranged side by side, whereby the magnetic flux vectors V are efficiently guided into each of the induction coils 27 to cause the induction coil 27 to generate induction current, which enables the generated induction current to be supplied to the excitation coils 28 to feed.

Dies erzeugt im Reluktanzmotor 10 eine Unterstützung zu einem Antrieb, der von den Antriebsspulen 14 erzeugt wird, indem eine effektive Erzeugung eines Reluktanzmoments weitgehend entlang des Umfangs erreicht wird, weil der Raumoberschwingungs-Magnetfluss dritter Ordnung (Magnetvektor V) an den äußeren Umfangsenden 22a der Rotorzähne 22 mit hoher Dichte erzeugt wird und der veranlasst wird, mit der Gesamtheit zwischen den Statorzähnen 12, die die Induktionsspulen 27 umfassen, koppelt.This creates in the reluctance motor 10 an assist to a drive generated by the drive coils 14 by largely effectively generating a reluctance torque along the circumference is achieved because the third-order spatial harmonic magnetic flux (magnetic vector V) is generated at the outer circumferential ends 22a of the rotor teeth 22 with high density and is caused to couple with the entirety between the stator teeth 12 comprising the induction coils 27 .

Infolgedessen wird ein großer Induktionsstrom erzeugt, weil der Raumoberschwingungs-Magnetfluss dritter Ordnung stärker an die Induktionsspulen 27 koppelt, ohne durch eine Verkettung über den Luftspalt G in Richtung magnetischer Sättung gehemmt zu werden.As a result, a large induction current is generated because the third-order spatial harmonic magnetic flux couples more strongly to the induction coils 27 without being inhibited by chaining across the air gap G towards magnetic saturation.

Falls jede der Induktionsspulen 27 eine geringe magnetische Reluktanz zwischen der Induktionsspule 27 und ihrer Umgebung aufweist, fließt Magnetfluss in einer großen Menge in jeden der Rotorzähne 22, so dass das Schenkelverhältnis verringert wird, wodurch das Reluktanzmoment beträchtlich reduziert wird. Falls des Weiteren der Magnetfluss in einer großen Menge in den Rotorzahn 22 fließt, wirkt ein Drehmoment auf den Rotor 21 in einer Minusrichtung (oder Uhrzeigerrichtung) und das Auftreten der magnetischen Überlagerung bewirkt einen Abfall des Drehmoments, in Abhängigkeit einer Position des Rotors 21 relativ zu dem Stator 11.If each of the induction coils 27 has a low magnetic reluctance between the induction coil 27 and its surroundings, magnetic flux flows in a large amount into each of the rotor teeth 22 so that the leg ratio is reduced, thereby significantly reducing the reluctance torque. Further, if the magnetic flux flows into the rotor tooth 22 in a large amount, a torque acts on the rotor 21 in a minus direction (or clockwise direction), and the occurrence of the magnetic interference causes the torque to drop depending on a position of the rotor 21 relative to the stator 11.

Um ein Problem zu vermeiden, dass jede der Induktionsspulen 27 magnetisch mit den zugeordneten Rotorzähnen 22 gekoppelt ist, ist daher die Induktionsspule 27 in die entsprechende Nut 23 eingesetzt, wobei zugelassen wird, dass die Induktionsspule 27 durch die Verwendung eines nicht magnetischen Materials, wie eines Spalts, Aluminium und Harz, magnetisch unabhängig wird.Therefore, in order to avoid a problem that each of the induction coils 27 is magnetically coupled to the associated rotor teeth 22, the induction coil 27 is inserted into the corresponding groove 23, allowing the induction coil 27 to be inserted by using a non-magnetic material such as Gap, aluminum and resin, becomes magnetically independent.

Bezugnehmend auf 4: Im Vergleich zu dem Fall („ohne Hilfspole“ genannt), in dem jede der Induktionsspulen 27 nicht parallel zwischen zwei benachbarten der Erregerspulen 28 angeordnet ist, erhöht aus diesem Grund der Reluktanzmotor 10 („mit Hilfspolen“ genannt) auf den Start der Rotation des Rotors 21 folgend den Raumoberschwingungs-Magnetfluss dritter Ordnung, der mit den Induktionsspulen 27 koppelt, und zwar derart, dass der Reluktanzmotor 10 die sonst verlorene Energie wiedergewinnen kann, indem er bewirkt, dass die Induktionsspulen 27 effizient Induktionsstrom erzeugen. Weil die Drehmomenterzeugung durch das Anordnen jeder der Induktionsspulen 27 parallel zwischen benachbarten zwei der Erregerspulen 28 stabilisiert ist, ist des Weiteren in dem Reluktanzmotor 10 die Drehmomentkennlinie auf ein hoch qualitatives Niveau verbessert, indem das Beharrungsmoment verbessert und die Drehmomentwelligkeit reduziert wird.Referring to 4 : Compared to the case (“called without auxiliary poles”) in which each of the induction coils 27 is not arranged in parallel between two adjacent ones of the excitation coils 28, for this reason, the reluctance motor 10 (“called with auxiliary poles”) increases upon the start of rotation of the rotor 21 following the third-order spatial harmonic magnetic flux, which couples to the induction coils 27, in such a way that the reluctance motor 10 can recover the otherwise lost energy by causing the induction coils 27 to efficiently generate induction current. Furthermore, in the reluctance motor 10, because the torque generation is stabilized by arranging each of the induction coils 27 in parallel between adjacent two of the exciting coils 28, the torque characteristic is improved to a high quality level by improving the steady state torque and reducing the torque ripple.

Der Reluktanzmotor 10, als eine Struktur, die hauptsächlich die Raumoberschwingungen 3f-ter Ordnung (f = 1, 2, 3...) nutzt, ist mit einer Struktur hergestellt, bei der P zu S = 2 zu 3 ist, wobei: P die Anzahl der Schenkelpole (Rotorzähne 22) des Rotors 21 ist; und S die Anzahl der Statornuten 13 des Stators 11 ist. Beispielsweise hat die Raumoberschwingung dritter Ordnung eine höhere Frequenz als die der Grundschwingung des Wechselstroms, der den Antriebsspulen 14 zugeführt wird, und daher pulsiert diese mit einer verkürzten Periode. Dies bewirkt eine Rotation des Rotors 21, indem effizient die sonst verlorene Energie wiederhergestellt wird, die von dem auf der Grundschwingung des Magnetflusses überlagerten Raumoberschwingungen bewirkt wird, weil der in der Zeit variierende Magnetfluss, der mit jeder der Induktionsspulen 27 koppelt, die in die Rotornuten 23 zwischen zwei benachbarten der Rotorzähne 22 eingesetzt sind, eine effiziente Erzeugung von Induktionsstrom bewirkt.The reluctance motor 10, as a structure that mainly uses the 3fth order spatial harmonics (f = 1, 2, 3...), is manufactured with a structure in which P to S = 2 to 3, where: P is the number of salient poles (rotor teeth 22) of the rotor 21; and S is the number of stator slots 13 of the stator 11. For example, the third-order spatial harmonic has a higher frequency than that of the fundamental wave of the alternating current supplied to the driving coils 14, and therefore pulsates with a shortened period. This causes rotation of the rotor 21 by efficiently restoring the otherwise lost energy caused by the spatial harmonics superimposed on the fundamental wave of the magnetic flux, because the time-varying magnetic flux, which couples to each of the induction coils 27, which is in the rotor slots 23 are inserted between two adjacent ones of the rotor teeth 22, efficient generation of induction current.

Als eine Struktur, die die Qualität der relativen magnetischen Wechselwirkung zwischen dem Rotor 21 und dem Stator 11 bestimmt, verwendet der Reluktanzmotor 10 des Weiteren die Relation, dass P/S = 2/3, als ein Verhältnis von P (d.h. die Anzahl der Rotorzahn-Schenkelpole) zu S (d.h. die Anzahl der Statornuten), um eine Rotation des Rotors 21 mit reduziertem elektromagnetischem Geräuschs zu erreichen, indem elektromagnetische Vibrationen reduziert werden.Further, as a structure that determines the quality of the relative magnetic interaction between the rotor 21 and the stator 11, the reluctance motor 10 uses the relation that P/S = 2/3 as a ratio of P (i.e., the number of rotor teeth -Legal poles) to S (i.e. the number of stator slots) to achieve rotation of the rotor 21 with reduced electromagnetic noise by reducing electromagnetic vibrations.

Die Magnetfeldanalyse der Magnetflussverteilung zeigt, dass es eine ungleiche Verteilung von auf den Stator 11 wirkenden elektromagnetischen Kräften gibt, weil die magnetische Flussdichte in Umlaufrichtung über 360° mechanischem Winkel in Abhängigkeit des Verhältnisses P (d.h. die Anzahl der Rotorzahn-Schenkelpole) zu S (d.h. die Anzahl der Statornuten) verteilt ist.The magnetic field analysis of the magnetic flux distribution shows that there is an uneven distribution of electromagnetic forces acting on the stator 11 because the magnetic flux density in the rotational direction over a 360 ° mechanical angle depends on the ratio P (i.e. the number of rotor tooth salient poles) to S (i.e. the number of stator slots) is distributed.

Durch das Verwenden der Struktur, die die Beziehung P/S = 2/3 erfüllt, koppelt andererseits in dem Reluktanzmotor 10 der Magnetfluss, der gleichmäßig entlang des Umfangs über die Gesamtheit von 360° in mechanischen Winkeln verteilt ist, an den Rotor 21, wodurch eine hochqualitative Rotation des Rotors 21 innerhalb des Stators 11 ermöglicht wird.On the other hand, by using the structure satisfying the relationship P/S = 2/3, in the reluctance motor 10, the magnetic flux uniformly distributed along the circumference over the entirety of 360° at mechanical angles couples to the rotor 21, whereby a high-quality rotation of the rotor 21 within the stator 11 is made possible.

Ohne die Verwendung der Raumoberschwingung als ein Verlust kann der Reluktanzmotor 10 durch das Wiederherstellen der sonst verlorenen Energie rotiert werden. Dies ermöglicht eine leise Rotation des Reluktanzmotors 10, während die elektromagnetischen Vibrationen drastisch reduziert werden, weil ein Drehmoment unter Verwendung des Magnetflusses der Raumoberschwingung erzeugt wird.Without using the spatial harmonic as a loss, the reluctance motor 10 can be rotated by recovering the otherwise lost energy. This enables quiet rotation of the reluctance motor 10 while drastically reducing electromagnetic vibrations because torque is generated using the spatial harmonic magnetic flux.

Ohne eine Zuführung von Strom zu den Antriebsspulen 14 an dem Stator 11 werden auf diese Weise die Induktionsspulen 27, die in dem Rotor 21 angeordnet sind, veranlasst, effizient Induktionsstrom zur Verwendung als Erregerstrom, der den Erregerspulen 28 zugeführt wird, zu erzeugen, um zu bewirken, dass die Erregerspulen 28 als selbst erregte Elektromagneten arbeiten, und der Reluktanzmotor 10 erhält ein zusätzliches Drehmoment als eine Drehmomentunterstützung zu dem Hauptdrehmoment, das von der Zuführung von Strom zu den Antriebsspulen 14 herrührt.In this way, without supplying power to the driving coils 14 on the stator 11, the induction coils 27 disposed in the rotor 21 are caused to efficiently generate induction current for use as the exciting current supplied to the exciting coils 28 cause the excitation coils 28 to operate as self-excited electromagnets, and the reluctance motor 10 receives additional torque as a torque assist to the main torque resulting from the supply of current to the drive coils 14.

(Montagebauteile des Reluktanzmotors 10)(Mounting components of reluctance motor 10)

Wie in 5 gezeigt, bietet der Reluktanzmotor 10 eine Montagestruktur, in der der Rotor 21 konstruiert wird, indem eine Schenkelpolstruktur 110, die die Rotorzähne 22 und die Erregerspulen 28 umfasst, und eine Hilfspolstruktur 120, die die Kerne 25 und die Induktionsspulen 27 umfasst, auf integral drehbare Weise (d.h. auf eine Weise, die keine relative Rotation ermöglicht) an der Welle 101 koaxial montiert wird, und der Rotor 21 ist innerhalb des Stators 11 auf zueinander drehbare Weise aufgenommen.As in 5 As shown, the reluctance motor 10 provides a mounting structure in which the rotor 21 is constructed by integrally rotating a salient pole structure 110, which includes the rotor teeth 22 and the excitation coils 28, and an auxiliary pole structure 120, which includes the cores 25 and the induction coils 27 Coaxially mounted on the shaft 101 in a manner (ie, in a manner that does not allow relative rotation), and the rotor 21 is received within the stator 11 in a mutually rotatable manner.

Die Welle 101 ist einstückig ausgebildet mit einem Montageabschnitt 101A mit großem Durchmesser, einem Lagerabschnitt 101B mit einem mittleren Durchmesser, einem Montageabschnitt 101C mit einem kleinen Durchmesser und einer Ausgangsdrehwelle 101D. Eine Struktur zur Positionierung und Befestigung der Schenkelpolstruktur 110 und der Hilfspolstruktur 120 ist an der äußeren Umfangsfläche 101a des Montageabschnitts 101A mit großem Durchmesser ausgebildet. Lager 102 sind an dem Lagerabschnitt 101B mit mittlerem Durchmesser derart montiert, dass der Lagerabschnitt 101B mit mittlerem Durchmesser mittels dieser Lager 102 rotierbar von einem nicht dargestellten stationären Gehäuse an der Seite des Stators 11 gelagert wird. Ein rotorseitiger Resolver 103 ist fest an dem Montageabschnitt 101C mit kleinem Durchmesser angebracht, der sich von dem Lagerabschnitt 101B mit mittlerem Durchmesser nach außen erstreckt.The shaft 101 is integrally formed with a large-diameter mounting portion 101A, a medium-diameter bearing portion 101B, a small-diameter mounting portion 101C, and an output rotating shaft 101D. A structure for positioning and fixing the salient pole structure 110 and the auxiliary pole structure 120 is formed on the outer peripheral surface 101a of the large-diameter mounting portion 101A. Bearings 102 are mounted on the medium-diameter bearing portion 101B such that the medium-diameter bearing portion 101B is rotatably supported by these bearings 102 from an unillustrated stationary housing on the stator 11 side. A rotor-side resolver 103 is fixedly attached to the small-diameter mounting portion 101C extending outward from the medium-diameter bearing portion 101B.

Dies wird weiter beschrieben: Der Montageabschnitt 101A mit großem Durchmesser der Welle 101 ist mit einer Vielzahl von Keilrillen 109 ausgebildet, die sich entlang der Rotationsachse erstrecken. Die Keilrillen 109 sind an einen Enden derart geschlossen, dass sie eine Verbindung mit derjenigen Seite des Lagerabschnitts 101B mit mittlerem Durchmesser blockieren, die nahe und an der Seite des Montageabschnitts 101C mit kleinem Durchmesser angeordnet ist, und sie öffnen sich an anderen Enden derart, dass sie eine Verbindung mit derjenigen anderen Seite des Lagerabschnitts 101B mit mittlerem Durchmesser erlauben, die nahe und an der Seite der Ausgangsdrehwelle 101D ist. Dies bedeutet, dass der Montageabschnitt 101A mit großem Durchmesser der Welle 101 konfiguriert ist, eine Struktur bereitzustellen, bei dem später beschriebene Keilüberstände 119 und 129 in die Keilrillen 109 von deren offenen Enden eindringen können, um fest in diese eingesetzt zu werden.This will be further described: The large-diameter mounting portion 101A of the shaft 101 is formed with a plurality of splines 109 extending along the rotation axis. The V-grooves 109 are closed at one end so as to block connection with that side of the medium-diameter bearing portion 101B located near and on the side of the small-diameter mounting portion 101C, and open at other ends so that they allow connection with the other side of the medium diameter bearing portion 101B which is close to and on the side of the output rotating shaft 101D. This means that the large-diameter mounting portion 101A of the shaft 101 is configured to provide a structure in which later-described splines 119 and 129 can penetrate into the spline grooves 109 from their open ends to be firmly fitted therein.

Im Hinblick auf den Lagerabschnitt 101B mit mittlerem Durchmesser kann eines der Lager 102 unmittelbar an derjenigen Seite des Lagerabschnitts 101B mit mittlerem Durchmesser montiert werden, die an der Seite der geschlossenen Enden der Keilrillen 109 liegt, jedoch muss das andere der Lager 102 an derjenigen anderen Seite des Lagerabschnitts 101B mit mittlerem Durchmesser, die an der Seite der geöffneten Enden der Keilrillen 109 liegt, montiert werden, nachdem eine Endplatte 105 mit Kreisring-Profil montiert wurde, um zu verhindern, dass sich die Keilüberstände 119 und 129, die fest in die Keilrillen 109 eingesetzt sind, lösen.With regard to the medium-diameter bearing portion 101B, one of the bearings 102 may be mounted directly on the side of the medium-diameter bearing portion 101B that is on the side of the closed ends of the V-grooves 109, but the other of the bearings 102 must be mounted on the other side of the medium-diameter bearing portion 101B located on the side of the open ends of the V-grooves 109 can be mounted after an end plate 105 with an annular profile is mounted to prevent the spline protrusions 119 and 129, which are firmly inserted into the V-grooves 109 are inserted, loosen.

Bezüglich des Montageabschnitts 101C mit kleinem Durchmesser ist der rotorseitige Resolver 103 an der Außenseite des Lagers 102 montiert, um fest mittels einer Stoppschraube 106 befestigt zu werden, sodass der rotorseitige Resolver 103 innerhalb eines statorseitigen Resolvers 104 angeordnet ist, welcher an dem Gehäuse an der Seite des Stators 11 angeordnet und befestigt ist.Regarding the small-diameter mounting portion 101C, the rotor-side resolver 103 is mounted on the outside of the bearing 102 to be fixedly fixed by a stop screw 106, so that the rotor-side resolver 103 is disposed inside a stator-side resolver 104 attached to the housing on the side of the stator 11 is arranged and fastened.

Die Ausgangsdrehwelle 101D ist mit einer Säulenform ausgebildet, die sich von dem Lager 102 nach außen erstreckt, und weist eine äußere Umfangsfläche auf, die mit einer Reihe von geradlinigen Rippen ausgebildet ist, die durch lineares Rändeln erzeugt wurden, wobei die geradlinigen Rippen Rillen definieren, die sich entlang der Rotationsachse erstrecken, so dass das gerändelte Objekt und dessen passende externe Einrichtung miteinander ohne relative Rotation gekoppelt werden können. Diese Rändelung, die einen rutschfesten Aufbau bereitstellt, kann durch das Ausbilden der Ausgangsdrehwelle 101D als ein Körper ersetzt werden, welcher ein einheitliches Querschnittsprofil aufweist, das von einem Bogen mit einer Sehne umgeben ist, und die passende externe Einrichtung kann mittels einer Schraube an diesen Körper gekoppelt und daran befestigt werden, um eine relative Rotation zu verhindern.The output rotation shaft 101D is formed with a columnar shape extending outward from the bearing 102 and has an outer peripheral surface formed with a series of straight ribs formed by linear knurling, the straight ribs defining grooves, which extend along the axis of rotation so that the knurled object and its mating external device can be coupled together without relative rotation. This knurling, which provides a non-slip structure, can be replaced by forming the output rotary shaft 101D as a body having a uniform cross-sectional profile surrounded by an arc with a chord, and the appropriate external device can be attached to this body by means of a screw coupled and attached to it to prevent relative rotation.

(Montagebauteile der Schenkelpolstruktur 110)(Assembly components of the salient pole structure 110)

Bezug nehmend auf 6 ist die Schenkelpolstruktur 110 ein Einzelstück, das entsteht, indem ein elektromagnetisches Material einer Zerspanarbeit unterzogen wird, und die eine Rotorkernbasis 111, Kerne 112 und Keilüberstände 119 umfasst, die einstückig ausgebildet sind, wobei die Rotorkernbasis 111 ein kurzes zylindrisches Bauteil ist, dessen Querschnittsprofil ringförmig ist und das einen inneren Durchmesser aufweist, der in der Lage ist, den Montageabschnitt 101A mit großem Durchmesser der Welle 101 aufzunehmen; die Kerne 112 sind radial um die Rotationsachse der Rotorkernbasis 111 angeordnet und erstrecken sich von der äußeren Umfangsfläche der Rotorkernbasis 111 radial derart nach außen, dass jeder der Kerne 112 als ein Kern für eine zugeordnete der Spulen dient; und die Keilüberstände 119 erstrecken sich von der inneren Umfangsfläche der Rotorkernbasis 111 derart radial nach innen, dass jeder der Keilüberstände 119 ein Querschnittsprofil aufweist, das zum Einsetzen in die entsprechende eine der Keilrillen 109 innerhalb der äußeren Umfangsfläche des Montageabschnitts 101A mit großem Durchmesser der Welle 101 ausgebildet ist. Die Erregerspulen 28 sind an den Kernen 112, die nach außen hervorstehen, eingebaut und mit diesen drehbar.Referring to 6 is the salient pole structure 110 a single piece, which is formed by subjecting an electromagnetic material to a machining work, and which includes a rotor core base 111, cores 112 and wedge projections 119 which are formed in one piece, the rotor core base 111 being a short cylindrical component, the cross-sectional profile is annular and has an inner diameter capable of receiving the large diameter mounting portion 101A of the shaft 101; the cores 112 are arranged radially about the rotation axis of the rotor core base 111 and extend radially outward from the outer peripheral surface of the rotor core base 111 such that each of the cores 112 serves as a core for an associated one of the coils; and the splines 119 extend radially inwardly from the inner peripheral surface of the rotor core base 111 such that each of the splines 119 has a cross-sectional profile suitable for insertion into the corresponding one of the splines 109 within the outer peripheral surface of the large-diameter mounting portion 101A of the shaft 101 is trained. The excitation coils 28 are installed on the cores 112, which protrude outwards, and can be rotated with them.

Jeder von Schenkelpol-Spulenkörpern 115 ist derart ausgebildet, um beide Endflächen von einem der Kerne 112, die entlang der Rotationsachse voneinander beabstandet sind, und beide Seiten, die an die äußere Umfangsfläche der Rotorkernbasis 111 angrenzen, zu ummanteln, und die Erregerspulen 28 sind an den Kernen 112 eingebaut, indem nur die Kerne 112 mit den Schenkelpol-Spulenkörpern 115 ummantelt werden, nachdem die Spulenkörper 115 mit Draht gewickelt wurden. Indem im Vorhinein jede der Erregerspulen 28 durch das Wickeln einer der Schenkelpol-Spulenkörper 115 mit einem Draht vorbereitet und die Form des Drahts mit Klebstoff oder dergleichen stabilisiert wurde, wird der Montagevorgang ohne Schwierigkeit und ohne Zeitaufwand abgeschlossen.Each of salient pole bobbins 115 is formed to cover both end surfaces of one of the cores 112 spaced apart along the rotation axis and both sides adjacent to the outer peripheral surface of the rotor core base 111, and the exciting coils 28 are on installed in the cores 112 by covering only the cores 112 with the salient pole bobbins 115 after the bobbins 115 have been wound with wire. By previously preparing each of the excitation coils 28 by winding one of the salient pole bobbins 115 with a wire and stabilizing the shape of the wire with adhesive or the like, the assembly process is completed without difficulty and time.

Der Schenkelpol-Spulenkörper 115 umfasst ein Befestigungsteil 116, ein Paar von Befestigungsteilen 117 und einen Rand 118, die einstückig derart ausgebildet sind, um eine Anordnung bereitzustellen, in welcher, wenn der Schenkelpol-Spulenkörper 115 eingebaut ist, das Befestigungsteil 116, das sich in Richtung der Rotationsachse erstreckt, an einer seiner beiden Endflächen, die voneinander entlang der Rotationsachse entfernt sind, dem zugeordneten Kern 112 gegenüberliegt, in welcher das Paar der Befestigungsteile 117 an dessen axialen Endflächen, die voneinander entlang der Rotationsachse entfernt liegen, der Rotorkernbasis 111 gegenüberliegen, und in welcher der Rand 118 an einem relativ zu der Rotationsachse radial äußeren Ende des Kerns 112 nach außen hervorsteht, um ein Lösen des Drahts der Erregerspule 28 von dem Schenkelpol-Spulenkörper 115 aufgrund der Zentrifugalkraft zu beschränken. In dem Schenkelpol-Spulenkörper 115 ist das Befestigungsteil 116 mit einem Abstand von dem Kern 112 beabstandet, um einen Raum bereitzustellen, durch welchen der Wickeldraht laufen kann, und der zentrale Abschnitt des Befestigungsteils 116 ist mit einer Aussparung 116a ausgebildet, um einen Endabschnitt der Erregerspule 28 anzuordnen und zu befestigen. Des Weiteren sind die Befestigungsteile 117 mit Durchgangslöchern 117a ausgebildet, die angepasst sind, in Fluchtung mit einem zugeordneten von Nietlöchern H zu kommen, welche durch die Rotorkernbasis 111 derart gebohrt sind, dass beim Einbau ein Nietstift P in dem Nietloch H platziert ist und in Position gehalten wird, indem das (Stift-)Endstück im Zusammenwirken mit einem Gegenhalter R verformt wird.The salient pole bobbin 115 includes a mounting portion 116, a pair of mounting portions 117, and an edge 118 integrally formed to provide an arrangement in which, when the salient pole bobbin 115 is installed, the mounting portion 116 located in Direction of the axis of rotation, at one of its two end surfaces, which are spaced apart from each other along the axis of rotation, faces the associated core 112, in which the pair of fastening parts 117 face the rotor core base 111 at its axial end surfaces, which are spaced from each other along the axis of rotation, and in which the edge 118 protrudes outwardly at a radially outer end of the core 112 relative to the axis of rotation to limit detachment of the wire of the excitation coil 28 from the salient pole bobbin 115 due to centrifugal force. In the salient pole bobbin 115, the fixing part 116 is spaced at a distance from the core 112 to provide a space through which the winding wire can pass, and the central portion of the fixing part 116 is formed with a recess 116a around an end portion of the exciting coil 28 to arrange and attach. Furthermore, the fastening parts 117 are formed with through holes 117a adapted to come into alignment with an associated one of rivet holes H drilled through the rotor core base 111 such that when installed, a rivet pin P is placed in the rivet hole H and in position is held by deforming the (pin) end piece in cooperation with a counterholder R.

(Montagevorgang der Schenkelpolstruktur 110)(Assembly process of the salient pole structure 110)

Mit dem wie vorstehend beschrieben konfigurierten Montagebauteilen wird es ermöglicht, die Schenkelpolstruktur 110 im Vorhinein ohne jede Schwierigkeit und ohne Zeitaufwand in einen Zustand zusammenzubauen, der zum Einbau an der Welle 101 bereit ist, und zwar wie folgt:With the assembly components configured as described above, it is possible to assemble the salient pole structure 110 in advance without any difficulty and without any expenditure of time into a state ready for installation on the shaft 101, as follows:

Zuerst wird die Schenkelpolstruktur 110 in einen ummantelten Zustand gebracht, indem die Kerne 112 in die Schenkelpol-Spulenkörper 115 eingesetzt und von diesen ummantelt werden, wobei jede im Vorhinein mittels eines Drahts gewickelt wurde. Dann werden die Nietstifte P in den Löchern platziert, während die Durchgangslöcher 117a der Befestigungsteile 117 der Schenkelpol-Spulenkörper 115 relativ zu den durch die Rotorkernbasis 111 gebohrten Nietlöchern H positioniert sind, und die Endstücke werden im Zusammenwirken mit dem Gegenhalter R (siehe 7) d.h. verformt, wodurch die Nietstifte P am Platz gehalten werden. Dies ermöglicht es, die Schenkelpolstruktur 110, die eine Vielzahl von Erregerspulen 28 aufweist, in einem um die Rotorkernbasis 111 eingebauten Zustand zu halten.First, the salient pole structure 110 is brought into a covered state by inserting and covering the cores 112 into the salient pole bobbins 115, each of which has been previously wound by a wire. Then, the rivet pins P are placed in the holes while the through holes 117a of the fastening parts 117 of the salient pole bobbins 115 are positioned relative to the rivet holes H drilled through the rotor core base 111, and the end pieces are in cooperation with the counterholder R (see 7 ) ie deformed, whereby the rivet pins P are held in place. This makes it possible to keep the salient pole structure 110, which has a plurality of exciting coils 28, in a built-in state around the rotor core base 111.

(Montagebauteile der Hilfspolstruktur 120)(Assembly components of the auxiliary pole structure 120)

Bezug nehmend auf die 5 und 7 ist die Hilfspolstruktur 120 ein Einzelstück, das entsteht, indem das gleiche Material eine Zerspanarbeit unterzogen wird, und das einen Satz von zwei ringförmigen Teilen 121, hervorstehende Bestandteile 123 und Keilüberstände 129 umfasst, die einstückig ausgebildet sind; jeder der zwei ringförmigen Teile 121 ist ein dünner Ring, dessen Querschnittsprofil ringförmig ist und das einen inneren Durchmesser aufweist, der in der Lage ist, den Montageabschnitt 101A mit gro-ßem Durchmesser der Welle 101 aufzunehmen; die hervorstehenden Bestandteile 123 sind radial um die Rotationsachse des ringförmigen Teils 121 angeordnet und erstrecken sich von der äußeren Umfangsfläche des ringförmigen Teils 121 derart radial nach außen, dass jeder der Kerne 25 an einem und einem passenden der hervorstehenden Bestandteile 123 befestigt ist; und die Keilüberstände 129 erstrecken sich von der inneren Umfangsfläche des ringförmigen Teils 121 derart radial nach innen, dass jeder der Keilüberstände 129 ein Querschnittsprofil aufweist, das geformt ist, um in die zugeordnete eine der Keilrillen 109 innerhalb der äußeren Umfangsfläche des Montageabschnitts 101A mit großem Durchmesser der Welle 101 eingesetzt zu werden. Die Induktionsspulen 27 sind an den Kernen 25 eingebaut und mit diesen drehbar, wobei die Kerne mit ihren beiden Enden an den hervorstehenden Bestandteilen 123 befestigt sind. Mit anderen Worten wirken die ringförmigen Teile 121, von denen jedes ein Teil darstellt, dessen Querschnittsprofil ringförmig ist, und die hervorstehenden Bestandteile 123, die Befestigungsteile darstellen, zusammen, um ein Befestigungsbauteil darzustellen.Referring to the 5 and 7 the auxiliary pole structure 120 is a single piece formed by subjecting the same material to a machining operation and comprising a set of two annular parts 121, protruding components 123 and wedge projections 129 formed integrally; each of the two annular parts 121 is a thin ring whose cross-sectional profile is annular and has an inner diameter capable of receiving the large-diameter mounting portion 101A of the shaft 101; the protruding members 123 are arranged radially about the rotation axis of the annular member 121 and extend radially outward from the outer peripheral surface of the annular member 121 such that each of the cores 25 is attached to one and a matching one of the protruding members 123; and the wedge projections 129 extend from the inner peripheral surface of the annular member 121 so radially inward that each of the spline projections 129 has a cross-sectional profile shaped to be inserted into the corresponding one of the spline grooves 109 within the outer peripheral surface of the large-diameter mounting portion 101A of the shaft 101. The induction coils 27 are installed on and rotatable with the cores 25, the cores being fixed at both ends to the protruding components 123. In other words, the annular parts 121, each constituting a part whose cross-sectional profile is annular, and the protruding components 123 constituting fastening parts cooperate to constitute a fastening member.

Als ein Material, das der Zerspanarbeit unterzogen wird, um einstückig die ringförmigen Teile 121, die hervorstehenden Bestandteile 123 und die Keilüberstände 129 auszubilden, ist es probat, ein solches nichtmagnetisches Material auszuwählen, um diese magnetisch von der Rotorkernbasis 111 und den Kernen 112 derart zu trennen, dass ein effektives Ausnutzen des koppelnden Magnetflusses nicht behindert wird, indem es erlaubt wird, in diese zu fließen, und so ist beispielsweise eine Messing- oder eine Aluminiumlegierung, die eine vorgegebene Stärke aufweist, bevorzugt.As a material to be subjected to the machining work to integrally form the annular parts 121, the protruding members 123 and the wedge projections 129, it is appropriate to select such a non-magnetic material to magnetically separate them from the rotor core base 111 and the cores 112 separate that effective utilization of the coupling magnetic flux is not hindered by allowing it to flow into them, and so, for example, a brass or an aluminum alloy having a predetermined strength is preferred.

Wie in den 8A und 8B gezeigt, ist jeder der Hilfspol-Spulenkörper 125 ausgebildet, um die ganze äußere Oberfläche von einem der Kerne 25 zu ummanteln, wobei die Seite, die entfernt von der Rotationsachse liegt, ausgenommen ist, und die Induktionsspulen 27 sind an den Kernen 25 eingebaut, indem nur die Kerne 25 mit den Hilfspol-Spulenkörpern 125 ummantelt werden, nachdem die Hilfspol-Spulenkörper 125 mit Drähten gewickelt wurden. Indem im Vorhinein jede der Induktionsspulen 27 durch das Wickeln einer der Hilfspol-Spulenkörper 125 mit einem Draht und durch das Stabilisieren der Form des Drahts mit Klebstoff oder dergleichen vorbereitet wird, wird die Montage ohne jede Schwierigkeit und ohne Zeitaufwand abgeschlossen. Weil hier jede der Induktionsspulen 27 in einem Raum zwischen zwei benachbarten der Erregerspulen 28 aufgenommen werden muss, ist die Induktionsspule 27 in einer gestuften Form ausgebildet, so dass beim Einbau an den Hilfspol-Spulenkörper 125 diese an der radial inneren Seite nahe der Rotationsachse dünn und an der radial äußeren Seite dick ist.Like in the 8A and 8B As shown, each of the auxiliary pole bobbins 125 is formed to cover the entire external surface of one of the cores 25 excluding the side remote from the rotation axis, and the induction coils 27 are installed on the cores 25 by only the cores 25 are covered with the auxiliary pole bobbins 125 after the auxiliary pole bobbins 125 have been wound with wires. By preparing each of the induction coils 27 in advance by winding one of the auxiliary pole bobbins 125 with a wire and stabilizing the shape of the wire with glue or the like, the assembly is completed without any difficulty and without taking any time. Because each of the induction coils 27 has to be accommodated in a space between two adjacent excitation coils 28, the induction coil 27 is designed in a stepped shape, so that when installed on the auxiliary pole coil body 125, it is thin and thin on the radially inner side near the axis of rotation is thick on the radially outer side.

Des Weiteren umfasst der Hilfspol-Spulenkörper 125 ein Befestigungsteil 126, einen Mantelabschnitt 127 und einen Rand 128, die einstückig ausgebildet sind, um eine Anordnung bereitzustellen, in welcher, wenn der Hilfspol-Spulenkörper 125 eingebaut ist, das Befestigungsteil 126, das sich zu der Rotationsachse erstreckt, den zugehörigen Kern 25 an einem von seinen beiden Endflächen, die voneinander entlang der Rotationsachse entfernt sind, gegenüberliegt, in welcher der Mantelabschnitt 127 die gesamte Keilform des Kerns 25 ummantelt, wobei der Kern in einer Form ausgebildet ist, die sich zu der Rotationsachse hin verjüngt, als Keilform, die sich auf eine Linie fokussiert, und in welcher der Rand 128 an der Seite, die gegenüberliegend zu dem Mantelabschnitt 127 liegt, d.h. relativ zur Rotationsachse an einem radial äußeren Ende des Hilfspol-Spulenkörpers 125, nach außen hervorsteht, um das Lösen des Drahts der Induktionsspule 27 von dem Hilfspol-Spulenkörper 125 aufgrund der Zentrifugalkraft zu beschränken. In dem Hilfspol-Spulenkörper 125 ist das Befestigungsteil 126 mit einem Abstand von dem Kern 25 beabstandet, um einen Raum bereitzustellen, durch welchen der Wickeldraht laufen kann, und der zentrale Abschnitt des Befestigungsteils 126 ist mit einer Aussparung 126a ausgebildet, um einen Endabschnitt der Induktionsspule 27 zu positionieren und zu befestigen.Further, the auxiliary pole bobbin 125 includes a fixing member 126, a casing portion 127 and an edge 128 integrally formed to provide an arrangement in which, when the auxiliary pole bobbin 125 is installed, the fixing member 126 extending to the Axis of rotation extends, the associated core 25 is opposite at one of its two end faces, which are spaced apart along the axis of rotation, in which the jacket portion 127 encases the entire wedge shape of the core 25, the core being formed in a shape that is the Axis of rotation tapers, as a wedge shape that focuses on a line, and in which the edge 128 protrudes outwards on the side that is opposite to the jacket section 127, i.e. relative to the axis of rotation at a radially outer end of the auxiliary pole bobbin 125 to restrict the detachment of the wire of the induction coil 27 from the auxiliary pole bobbin 125 due to the centrifugal force. In the auxiliary pole bobbin 125, the fixing part 126 is spaced at a distance from the core 25 to provide a space through which the winding wire can pass, and the central portion of the fixing part 126 is formed with a recess 126a around an end portion of the induction coil 27 to position and attach.

Unter Rückbezug auf 7 sind des Weiteren die hervorstehenden Bestandteile 123 mit Durchgangslöchern 123a und 123b ausgebildet, die angepasst sind, den Durchgang der Nietstifte P zu ermöglichen, welche in einem durch j eden der Rotorkerne 25 gebohrten Nietloch H platziert sind und die in einem Nietloch H platziert sind, das durch den zugeordneten einen der Hilfspol-Spulenkörper 125 gebohrt ist, und sie werden in Position gehalten, indem die Endstücke im Zusammenwirken mit Gegenhaltern R verformt werden.With reference to 7 Further, the protruding members 123 are formed with through holes 123a and 123b adapted to allow the passage of the rivet pins P placed in a rivet hole H drilled through each of the rotor cores 25 and placed in a rivet hole H is drilled through the associated one of the auxiliary pole bobbins 125, and they are held in position by deforming the end pieces in cooperation with counterholders R.

Jeder der Hilfspol-Spulenkörper 125 ist näherungsweise als rechteckiges Parallelepiped ausgebildet, so dass er einen Einbauplatz für eine der Induktionsspulen 27 bietet, indem er einen der Kerne 25 zusammen mit dem zugeordneten hervorstehenden Bestandteil 123, das den Kern mittels dem Nietstift P positioniert und befestigt, in sich aufnimmt (oder die Außenseite des Kerns ummantelt). Der Mantelabschnitt 127 des Hilfspol-Spulenkörpers 125 an der Seite der Rotationsachse ist mit einer Form ausgebildet, um Einstecklöcher 125h für die hervorstehenden Bestandteile 123 sicherzustellen, indem sich diese bis zu einer Länge nur zur Ummantelung des Kerns 25 erstrecken, und dieser ist mit einem Nietloch H ausgebildet, in dem ein nicht dargestellter Nietstift P durch Einstecken platziert ist, wobei er die Durchgangslöcher 123b nutzt, die durch diejenigen Abschnitte der hervorstehenden Bestandteile 123 gebohrt sind, die näher an der Rotationsachse sind als es die Abschnitte sind, durch welche die Durchgangslöcher 123a gebohrt sind und die in Position gehalten werden, um das Mantelteil 127 zu positionieren und zu befestigen.Each of the auxiliary pole bobbins 125 is approximately formed as a rectangular parallelepiped so that it provides a mounting location for one of the induction coils 27 by holding one of the cores 25 together with the associated protruding component 123 which positions and fastens the core by means of the rivet pin P. absorbs (or covers the outside of the core). The cover portion 127 of the auxiliary pole bobbin 125 on the rotation axis side is formed with a shape to ensure insertion holes 125h for the protruding members 123 by extending to a length only to cover the core 25, and is provided with a rivet hole H, in which an unillustrated rivet pin P is inserted by insertion using the through holes 123b drilled through those portions of the protruding members 123 that are closer to the rotation axis than the portions through which the through holes 123a are are drilled and which are held in position to position and secure the casing part 127.

(Montagevorgang des Reluktanzmotors 10)(Assembly process of reluctance motor 10)

Mit den wie vorstehend beschrieben konstruierten Montagebauteilen wird es ermöglicht, den Reluktanzmotor 10 durch die Montage der Hilfspolstruktur 120 an der Welle 101 zusammen mit der Schenkelpolstruktur 110 zusammenzubauen, und zwar ohne jede Schwierigkeit und Zeitaufwand, und zwar wie folgt:With the assembly components constructed as described above, it is possible to assemble the reluctance motor 10 by assembling the auxiliary pole structure 120 on the shaft 101 together with the salient pole structure 110 without any difficulty and time, as follows:

Hinsichtlich der Hilfspolstruktur 120 werden zuerst die Keilüberstände 129 an der inneren Umfangsfläche von einem der ringförmigen Teile 121 von den offenen Enden der Keilrillen 109 in die Keilrillen 109 an den Montageabschnitt 101A mit großem Durchmesser der Welle 101 eingeführt und zu dem geschlossenen Enden der Keilrillen 109 bewegt und zwar in einen Zustand, in dem der eine ringförmige Teil 121 an der Welle 101 auf relativ dazu nicht drehbarer Weise gehalten wird.Regarding the auxiliary pole structure 120, first, the splines 129 on the inner peripheral surface of one of the annular parts 121 are inserted from the open ends of the splines 109 into the splines 109 on the large-diameter mounting portion 101A of the shaft 101 and moved to the closed ends of the splines 109 namely, in a state in which the one annular part 121 is held on the shaft 101 in a non-rotatable manner relative thereto.

Nachfolgend wird die Schenkelpolstruktur 110 in eine zu dem ringförmigen Teil 121 der Hilfspolstruktur 120 benachbarten Position bewegt, wobei die Keilüberstände 119 an der inneren Umfangsfläche der Rotorkernbasis 111 in die Keilrillen 109 an dem Montageabschnitt 101A mit großem Durchmesser der Welle 101 eingesetzt sind. In diesem Zustand hält die Schenkelpolstruktur 110 die Erregerspulen 28 an dem Montageabschnitt 101A mit großem Durchmesser der Welle 101 auf relativ dazu nicht drehbare Weise.Subsequently, the salient pole structure 110 is moved to a position adjacent to the annular part 121 of the auxiliary pole structure 120, with the wedge projections 119 on the inner peripheral surface of the rotor core base 111 being inserted into the wedge grooves 109 on the large-diameter mounting portion 101A of the shaft 101. In this state, the salient pole structure 110 holds the exciting coils 28 on the large-diameter mounting portion 101A of the shaft 101 in a non-rotatable manner relative thereto.

Im Hinblick auf die Hilfspolstruktur 120 werden als nächstes die Keilüberstände 129 an der inneren Umfangsfläche des anderen der ringförmigen Teil 121 von den offenen Enden der Keilrillen 109 in die Keilrillen 109 an dem Montageabschnitt 101A mit großem Durchmesser der Welle 101 eingesetzt und zu den geschlossenen Enden der Keilrillen 109 bewegt, und zwar in einem Zustand, in dem der andere ringförmige Teil 121 an der Welle 101 auf relativ dazu nicht drehbare Weise gehalten wird.Next, with regard to the auxiliary pole structure 120, the splines 129 on the inner peripheral surface of the other of the annular parts 121 are inserted from the open ends of the splines 109 into the splines 109 on the large-diameter mounting portion 101A of the shaft 101 and to the closed ends of the V-grooves 109 move in a state in which the other annular part 121 is held on the shaft 101 in a non-rotatable manner relative thereto.

Danach wird der Hilfspol-Spulenkörper 125 tief zwischen zwei benachbarte der Erregerspulen 28 (Kern 112) eingeschoben, um temporär an Stellen nahe der Rotationsachse platziert zu werden, wobei die passenden zwei hervorstehenden Bestandteile 123 in beide Endseiten von jedem der Hilfspol-Spulenkörper 125, die mit Drähten gewickelt sind, eingesetzt sind. Mit jedem der Kerne zwischen den Endseiten der passenden zwei hervorstehenden Bestandteile 123 eingelegt, wobei dessen Umfangsende nach au-ßen gewandt ist und dessen keilförmiges Ende an der Seite der Rotationsachse positioniert ist, und mit diesen zwischen den benachbarten zwei der Erregerspulen 28 eingelegt, wird dann ein Nietstift P in einen Nietloch H platziert, das durch den Kern 25 gebohrt ist, nachdem das Nietloch H und die Durchgangslöcher 123a der hervorstehenden Bestandteile 123 positioniert wurden, und dieser Nietstift P wird in Position gehalten, indem das Endstück im Zusammenwirken mit einem Gegenhalter R verformt wird. Dies ermöglicht es, den Vor-Aufbau mit jedem der Kerne 25 der Hilfspolstruktur 120 eingelegt zwischen benachbarten zwei der Erregerspulen 28 zu halten.Thereafter, the auxiliary pole bobbin 125 is inserted deeply between two adjacent ones of the excitation coils 28 (core 112) to be temporarily placed at locations near the axis of rotation, with the matching two protruding components 123 in both end sides of each of the auxiliary pole bobbins 125 wrapped with wires are inserted. With each of the cores inserted between the end sides of the matching two protruding components 123, with its peripheral end facing outwards and its wedge-shaped end positioned on the side of the rotation axis, and with these inserted between the adjacent two of the excitation coils 28, then a rivet pin P is placed in a rivet hole H drilled through the core 25 after positioning the rivet hole H and the through holes 123a of the projecting components 123, and this rivet pin P is held in position by the end piece in cooperation with a counter-holder R is deformed. This makes it possible to hold the pre-assembly with each of the cores 25 of the auxiliary pole structure 120 sandwiched between adjacent two of the excitation coils 28.

Nachdem jeder der Hilfspol-Spulenkörper 125, die tief zwischen zwei benachbarte der Erregerspulen 28 eingeschoben wurden, zurückgezogen wurden, um es zu ermöglichen, dass der Kern 25 in dessen Mantelabschnitt 127 derart eindringt, dass die keilförmige Seite des Kerns 25 zuerst eintritt, wird als nächstes ein Nietstift P in einem Nietloch H, das durch die keilförmige Seite des Kerns 25 gebohrt ist, platziert, nachdem das Nietloch H und die Durchgangslöcher 123b der hervorstehenden Bestandteile 123, die näher an der Rotationsachse als Durchgangslöcher 123a liegen, ausgerichtet wurden, und dieser wird in Position gehalten, indem das Endstück im Zusammenwirken mit einem Gegenhalter R verformt wird. Dies ermöglicht es, dass die Hilfspolstruktur 120 die ringförmigen Teile 121 an beiden Seiten der Schenkelpolstruktur 110 beabstandet entlang der Rotationsachse positioniert und befestigt und dass die Hilfspolstruktur 120 jede der Induktionsspulen 27 zwischen benachbarten zwei der Erregerspulen 28 mit einem einfachen Aufbau ohne jede Schwierigkeit und jeden Zeitaufwand anordnet.After each of the auxiliary pole bobbins 125 deeply inserted between two adjacent ones of the exciting coils 28 is retracted to allow the core 25 to enter its cladding portion 127 such that the wedge-shaped side of the core 25 enters first, as next, a rivet pin P is placed in a rivet hole H drilled through the wedge-shaped side of the core 25 after aligning the rivet hole H and the through holes 123b of the protruding members 123 which are closer to the rotation axis than through holes 123a, and this is held in position by deforming the end piece in cooperation with a counter-holder R. This enables the auxiliary pole structure 120 to position and fix the annular parts 121 on both sides of the salient pole structure 110 spaced apart along the axis of rotation, and for the auxiliary pole structure 120 to position each of the induction coils 27 between adjacent two of the excitation coils 28 with a simple structure without any difficulty and time arranges.

Mit Rückbezug auf 5 ist die Endplatte 105 an dem Lagerabschnitt 101B mit mittlerem Durchmesser an den offenen Enden der Keilrillen 109 an dem Montageabschnitt 101A mit großem Durchmesser der Welle 101 angebracht, um die Schenkelpolstruktur 110 und die Hilfspolstruktur 120 in einer relativ dazu nicht drehbaren Weise an der Welle 101 zu positionieren und zu befestigen. Nach der Montage der Lager 102 an beiden Enden des Lagerabschnitts 101B mit mittlerem Durchmesser der Welle 101, wird als nächstes die Stoppschraube 106 eingedreht, um den rotorseitigen Resolver 103 an den Montageabschnitt 101C mit kleinem Durchmesser an der gegenüberliegenden Seite zu der Seite, wo die Endplatte 105 liegt, zu montieren und zu befestigen, wodurch der Zusammenbau des Rotors 21 abgeschlossen ist. Der Rotor 21 kann innerhalb der Statorzähne 12 des Stators 11, die die Antriebsspulen 14 umfassen, in einer relativ dazu drehbaren Weise derart aufgenommen werden, dass der rotorseitige Resolver 103 an dem Montageabschnitt 101C mit kleinem Durchmesser der Welle 101 innerhalb des statorseitigen Resolvers 104 an der Seite des Stators 11 derart eingebaut ist, um die Detektion der Drehzahl einfach zu gestalten.With reference to 5 The end plate 105 is attached to the medium-diameter bearing portion 101B at the open ends of the V-grooves 109 on the large-diameter mounting portion 101A of the shaft 101 to attach the salient pole structure 110 and the auxiliary pole structure 120 to the shaft 101 in a manner non-rotatable relative thereto position and attach. After mounting the bearings 102 on both ends of the medium-diameter bearing portion 101B of the shaft 101, next, the stop screw 106 is screwed in to attach the rotor-side resolver 103 to the small-diameter mounting portion 101C on the opposite side to the side where the end plate 105 lies, to be assembled and fastened, whereby the assembly of the rotor 21 is completed. The rotor 21 can be received within the stator teeth 12 of the stator 11, which include the drive coils 14, in a manner rotatable relative thereto such that the rotor-side resolver 103 is mounted on the small-diameter mounting portion 101C of the shaft 101 within the stator-side resolver 104 on the Side of the stator 11 is installed in such a way as to make the detection of the speed easy.

Daher ist in dem Reluktanzmotor 10 jede der Induktionsspulen 27 eingebaut, indem effektiv ein Raum zwischen benachbarten zwei der Rotorzähne 22, die mit den Erregerspulen 28 umwickelt sind, genutzt wird. Aufgrund der einfachen und leicht gebauten Verbindungsstruktur, bei dem die Keilüberstände 119 an den inneren Umfangsflächen der Rotorkernbasis 111 und die Keilüberstände 129 an den inneren Umfangsflächen des ringförmigen Teils 121 in die Keilrillen 109 an der äußeren Umfangsfläche der Welle 101 eingesetzt und befestigt sind, sind die Induktionsspulen 27 und die Erregerspulen 28 an der Welle 101 ohne jede Schwierigkeit angebracht, so dass sie für eine einstückige Rotation mit der Welle 101 positioniert sind. Infolgedessen kann der Reluktanzmotor 10 eine hocheffiziente Rotation mit hohem Drehmoment mit einer geringen Last erzeugen.Therefore, in the reluctance motor 10, each of the induction coils 27 is installed by effectively one Space between adjacent two of the rotor teeth 22, which are wrapped with the excitation coils 28, is used. Due to the simple and easily constructed connection structure in which the wedge projections 119 on the inner peripheral surfaces of the rotor core base 111 and the wedge projections 129 on the inner peripheral surfaces of the annular part 121 are inserted and fixed into the wedge grooves 109 on the outer peripheral surface of the shaft 101, the Induction coils 27 and the excitation coils 28 are attached to the shaft 101 without any difficulty so that they are positioned for integral rotation with the shaft 101. As a result, the reluctance motor 10 can generate high-efficiency, high-torque rotation with a small load.

In der vorliegenden Ausführungsform wird es als ein Beispiel erklärt, diese ineinander einzusetzen und zu befestigen, indem die äußere Umfangsfläche der Welle 101 mit Keilrillen 109 ausgebildet wird und indem die innere Umfangsfläche der Rotorkernbasis 111 der Schenkelpolstruktur 110 mit Keilüberständen 119 ausgebildet wird und indem die inneren Umfangsflächen der ringförmigen Teile 121 der Hilfspolstruktur 120 ausgebildet werden, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Natürlich kann die konkav/konvex-Struktur umgedreht werden, und die äußere Umfangsfläche der Welle 110 kann beispielsweise mit rippenförmigen Keilrippen 209 und die innere Umfangsfläche einer Rotorkernbasis 111 einer Schenkelpolstruktur 110 und die inneren Umfangsflächen von ringförmigen Teilen 121 einer Hilfspolstruktur 120 können mit Keilvertiefungen 219 ausgebildet sein, die so geformt sind, um in die Keilrippen 209 fest eingesetzt zu werden, wie gezeigt in 9A. Des Weiteren versteht es sich von selbst, dass die Rillenbreite der Keilrillen 209` und die Überstandsbreite der Keilüberstände 219` und 229' gleich ausgebildet sein können und kontinuierlich in der Umlaufrichtung angeordnet sein können, wie gezeigt in 9B.In the present embodiment, it is explained, as an example, to insert and fasten them together by forming the outer peripheral surface of the shaft 101 with spline grooves 109 and by forming the inner circumferential surface of the rotor core base 111 of the salient pole structure 110 with spline projections 119 and by forming the inner Circumferential surfaces of the annular parts 121 of the auxiliary pole structure 120 are formed, but the present invention is not limited to this example. Of course, the concave/convex structure can be reversed, and the outer peripheral surface of the shaft 110 can be formed with rib-shaped wedge ribs 209, for example, and the inner peripheral surface of a rotor core base 111 of a salient pole structure 110 and the inner peripheral surfaces of annular parts 121 of an auxiliary pole structure 120 can be formed with wedge recesses 219 which are shaped to be firmly inserted into the V-ribs 209 as shown in 9A . Furthermore, it goes without saying that the groove width of the V-grooves 209' and the projection width of the V-grooves 219' and 229' can be made the same and can be arranged continuously in the circumferential direction, as shown in 9B .

Als ein Vergleichsbeispiel zu dem Reluktanzmotor 10, der den beschriebenen Aufbau annimmt, wird der wie in 3B gezeigte Fall beschrieben, bei dem eine Induktionsspule 27' um einen Abschnitt von jedem der Rotorzähne 22 gewickelt ist, welcher benachbart zu einem äußeren Umfangsende 22a des Rotorzahns 22 ist, und eine Erregerspule 28' ist um einen Abschnitt des Rotorzahns 22 gewickelt, welcher nahe der Rotationsachse ist, indem der Rotorzahn 22 mit Drähten mittels konzentrierter Wicklung in zwei Stufen umwickelt wird, und somit werden die in 10B gezeigten Drehmomentkennlinien erzeugt. Die Drehmomentkennlinien in 10B zeigen, dass ein Drehmoment, das von einer elektromagnetischen Kraft herrührt, die von den Erregerspulen 28` aufgrund des von den Induktionsspulen 27' erzeugten Induktionsstroms erzeugt wird, niedriger als 60 N. m bleibt und nicht ein Gesamtdrehmoment, das von Antriebsspulen 14 bewirkt wird, bis zu einem ausreichenden Niveau anheben kann, und dies resultiert darin, dass das Gesamtdrehmoment nur über 80 N. m reicht.As a comparative example to the reluctance motor 10 adopting the structure described, the one shown in FIG 3B The case shown is described in which an induction coil 27' is wound around a portion of each of the rotor teeth 22 which is adjacent to an outer peripheral end 22a of the rotor tooth 22, and an exciting coil 28' is wound around a portion of the rotor tooth 22 which is close to the Axis of rotation is by wrapping the rotor tooth 22 with wires using concentrated winding in two stages, and thus the in 10B torque characteristics shown. The torque characteristics in 10B show that a torque resulting from an electromagnetic force generated by the excitation coils 28' due to the induction current generated by the induction coils 27' remains lower than 60 N. m and not a total torque caused by drive coils 14, can raise to a sufficient level and this results in the total torque only reaching over 80 N. m.

In dem Fall des Reluktanzmotors 10, in dem der Rotor 21 denselben Durchmesser aufweist und die Induktionsspulen 27 und die Erregerspulen 28 wechselweise nebeneinander angeordnet sind, siehe 3A, werden andererseits die in 10A gezeigten Drehmomentkennlinien erzeugt. Die Drehmomentkennlinien der 10A zeigen,, dass eine elektromagnetische Kraft, die von einer elektromagnetischen Kraft herrührt, die von Erregerspulen 28 aufgrund des effizient von den Induktionsspulen 27 erzeugten Induktionsstroms erzeugt wird, über 110 N·m ansteigt und dass diese ein Gesamtdrehmoment, das ein Reluktanzdrehmoment umfasst, zu einem ausreichend hohen Niveau erhöhen kann, obwohl das Reluktanzmoment aufgrund der Anwesenheit der Kerne 25 geringfügig abnimmt, und dies resultiert darin, dass das Gesamtdrehmoment knapp unter 120 N·m liegt.In the case of the reluctance motor 10, in which the rotor 21 has the same diameter and the induction coils 27 and the excitation coils 28 are arranged alternately next to one another, see 3A , on the other hand, the in 10A torque characteristics shown. The torque characteristics of the 10A show that an electromagnetic force resulting from an electromagnetic force generated by exciting coils 28 due to the induction current efficiently generated by the induction coils 27 increases above 110 N m and that this results in a total torque including a reluctance torque can increase to a sufficiently high level, although the reluctance torque decreases slightly due to the presence of the cores 25, and this results in the total torque being just under 120 N m.

Des Weiteren ist der Reluktanzmotor 10 mit dem radialen Luftspalt G nur ein Beispiel und als ein anderer Aspekt der vorliegenden Ausführungsform kann ein Reluktanzmotor mit einem Axialspalt-Aufbau ausgebildet werden, bei dem ein Spalt entlang der Rotationsachse ausgebildet ist. Auch in diesem Fall sollen Antriebsspulen an einem Stator angeordnet werden und Induktionsspulen und Erregerspulen sollen an einem Rotor angeordnet werden. Zusätzlich ist es möglich, eine verteilte Struktur zu verwenden, bei der die Erregerspulen an der Seite des radialen Spalts angeordnet sind und bei der die Induktionsspulen an der Seite des axialen Spalts angeordnet sind.Further, the reluctance motor 10 with the radial air gap G is just an example, and as another aspect of the present embodiment, a reluctance motor can be formed with an axial gap structure in which a gap is formed along the rotation axis. In this case too, drive coils should be arranged on a stator and induction coils and excitation coils should be arranged on a rotor. In addition, it is possible to use a distributed structure in which the exciting coils are arranged on the radial gap side and in which the induction coils are arranged on the axial gap side.

Falls es eine Ausführung eines flachen Motoraufbaus mit großem Durchmesser benötigt wird, ist es möglich, einen Motoraufbau des Doppelspalt-Typs zu verwenden, bei dem ein Rotor drehbar zwischen einem inneren Stator und einem äußeren Stator angeordnet ist. Nur durch die Anordnung der Induktionsspulen an der inneren Statorseite und der Erregerspulen an der äußeren Statorseite gibt es in diesem Fall einen substantiellen Anstieg des Abtriebmoments.If a design of a large-diameter flat motor structure is required, it is possible to use a double-slit type motor structure in which a rotor is rotatably disposed between an inner stator and an outer stator. In this case, only through the arrangement of the induction coils on the inner stator side and the excitation coils on the outer stator side is there a substantial increase in the output torque.

Im Fall der Radialspalt-Konstruktion, wie bei dem Reluktanzmotor 10, ist das Material des Stators 11 und des Rotors 21 (umfassend die Rotorkernbasis 111 und die Kerne 112) nicht beschränkt auf laminierte Strukturen, bei denen elektromagnetische Stahlplatten laminiert werden, und es ist möglich, beispielsweise sog. weichmagnetische Kompositkerne (SMC-Kerne) zu verwenden, die als magnetische Pulverkerne beschrieben werden können, welche entstehen, indem Eisenpulver formgepresst wird und indem weichmagnetische Kompositstoffe (SMCs) aus ferromagnetischen Pulverteilchen wie Eisenpulverteilchen, die mit einem elektrisch isolierenden Film umgeben sind, wärmebehandelt werden. Der SMC-Kern ist aufgrund des einfachen Formens für die Axialspaltkonstruktion geeignet.In the case of the radial gap structure, as in the reluctance motor 10, the material of the stator 11 and the rotor 21 (including the rotor core base 111 and the cores 112) is not limited to laminated structures in which electromagnetic steel plates are laminated, and it is possible , for example to use so-called soft magnetic composite cores (SMC cores), which can be described as magnetic powder cores, wel che are created by compression molding iron powder and by heat treating soft magnetic composites (SMCs) made of ferromagnetic powder particles such as iron powder particles surrounded by an electrically insulating film. SMC core is suitable for axial gap construction due to easy forming.

Die Verwendung des Reluktanzmotors 10 ist nicht auf die automobile Verwendung beschränkt, und es ist möglich, diesen beispielsweise geeignet bei der Windkrafterzeugung zu verwenden oder diesen als Antriebsquelle in Werkzeugmaschinen zu verwenden.The use of the reluctance motor 10 is not limited to automotive use, and it is possible, for example, to use it appropriately in wind power generation or to use it as a drive source in machine tools.

Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht beschränkt auf die veranschaulichenden Ausführungsformen, die veranschaulicht und beschrieben wurden, und umfasst alle Ausführungsformen, die äquivalente Wirkungen wie die vorliegende Erfindung erzielen. Des Weiteren ist der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränkt auf die von allen Ansprüchen angegebenen Kombinationen der erfinderischen Merkmale, und sie wird definiert durch jede gewünschte Kombination von bestimmten Merkmalen von allen offenbarten Merkmalen.The scope of the present invention is not limited to the illustrative embodiments illustrated and described, and includes all embodiments that achieve equivalent effects to the present invention. Furthermore, the scope of the present invention is not limited to the combinations of inventive features recited in all claims, and is defined by any desired combination of particular features of all the features disclosed.

[Bezugszeichenliste][reference symbol list]

1010
Reluktanzmotorreluctance motor
1111
Statorstator
1212
Statorzähnestator teeth
13,2313.23
NutNut
1414
AntriebsspuleDrive coil
2121
Rotorrotor
2222
RotorzähneRotor teeth
2525
Kerncore
27, 27A1-27An, 27B1~27Bn27, 27A1-27An, 27B1~27Bn
Induktionsspuleinduction coil
28, 28A1~28An, 28B1~28Bn28, 28A1~28An, 28B1~28Bn
Erregerspuleexcitation coil
29, 29A, 29B29, 29A, 29B
Diodediode
101101
WelleWave
101A101A
Montageabschnitt mit großem DurchmesserLarge diameter mounting section
101B101B
Lagerabschnitt mit mittlerem DurchmesserMedium diameter bearing section
101C101C
Montageabschnitt mit kleinem DurchmesserSmall diameter mounting section
101D101D
AusgangsdrehwelleOutput rotating shaft
109, 209'109, 209'
KeilrilleV-groove
110110
SchenkelpolstrukturSalient pole structure
111111
RotorkernbasisRotor core base
112112
Kerncore
115115
Schenkelpol-SpulenkörperSalient pole bobbin
118, 128118, 128
Randedge
119, 129, 219', 229'119, 129, 219', 229'
KeilüberstandWedge projection
120120
HilfspolstrukturAuxiliary pole structure
121121
ringförmiges Teilring-shaped part
123123
hervorstehendes Bestandteilprotruding component
125125
Hilfspol-SpulenkörperAuxiliary pole bobbin
127127
MantelteilCoat part
209209
Keilrippewedge rib
219, 229219, 229
Keilvertiefung.Wedge recess.

Claims (4)

Rotierende elektrische Maschine umfassend: eine Vielzahl von Schenkelpolen (22, 28), die an einem Rotor (21) bereitgestellt ist, welcher einem Stator (11) auf relativ zu dem Stator (11) drehbare Art und Weise gegenüberliegt, die zu dem Stator (11) hervorstehen und einen zusätzlichen Strom aufnehmen, um ein Drehmoment zu erzeugen, um den Rotor (21) relativ zu dem Stator (11) zu drehen; eine Vielzahl von Hilfspolen (25, 27), die an dem Rotor (21) bereitgestellt und zwischen den Schenkelpolen (22, 28) entlang der Rotationsrichtung der Schenkelpole (22, 28) angeordnet ist, um einen zusätzlichen Strom zu erzeugen, wodurch bewirkt wird, dass die Schenkelpole (22, 28) Drehmoment erzeugen; dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfspole (25, 27) Induktionsspulen (27) umfassen, die als den zusätzlichen Strom Induktionsstrom erzeugen, der durch die Raumoberschwingung des Magnetflusses von dem Stator (11) verursacht wird, die Schenkelpole (22, 28) Erregerspulen (28) umfassen, die bei der Zuführung des Induktionsstroms, der von den Induktionsspulen (27) als zusätzlicher Strom erzeugt wurde, als Elektromagneten dienen, und - die Hilfspole (25, 27) durch ein Befestigungsbauteil (121, 123) gehalten werden, wobei ringförmige Teile (121) des Befestigungsbauteils (121, 123) an beiden Seiten der Schenkelpole (22, 28) beabstandet entlang einer Rotationsachse des Rotors (21) positioniert und befestigt sind.Rotating electric machine comprising: a plurality of salient poles (22, 28) provided on a rotor (21) which faces a stator (11) in a manner rotatable relative to the stator (11) and which is connected to the stator (11) 11) protruding and receiving additional current to generate torque to rotate the rotor (21) relative to the stator (11); a plurality of auxiliary poles (25, 27) provided on the rotor (21) and arranged between the salient poles (22, 28) along the rotation direction of the salient poles (22, 28) to generate additional current, thereby effecting that the salient poles (22, 28) generate torque; characterized in that the auxiliary poles (25, 27) comprise induction coils (27) which generate induction current as the additional current caused by the spatial harmonic of the magnetic flux from the stator (11), the salient poles (22, 28) excitation coils (28 ) which serve as electromagnets when supplying the induction current, which was generated as additional current by the induction coils (27), and - the auxiliary poles (25, 27) are held by a fastening component (121, 123), wherein annular parts (121) of the fastening component (121, 123) are positioned and fastened on both sides of the leg poles (22, 28) at a distance along a rotation axis of the rotor (21). Rotierende elektrische Maschine gemäß Anspruch 1, wobei ein Gleichrichter (29A, 29B) zwischen den Induktionsspulen (27) und den Erregerspulen (28) bereitgestellt ist, um den Induktionsstrom zu dem zusätzlichen Strom gleichzurichten.Rotating electric machine according to Claim 1 , with a rectifier (29A, 29B) between The induction coils (27) and the excitation coils (28) are provided in order to rectify the induction current to the additional current. Rotierende elektrische Maschine gemäß Anspruch 2, wobei der Rotor (21) eine Welle (101) aufweist, die eine Wellenachse aufweist, die mit der Rotationsachse des Rotors (21) ausgerichtet ist, zur einstückigen Rotation mit dem Rotor (21); eine Vielzahl von Keilrillen (109) oder eine Vielzahl von Keilrippen (209), die sich in eine Richtung entlang der Rotationsachse des Rotors (21) erstrecken, an einer äu-ßeren Umfangsfläche der Welle (101) ausgebildet ist, das Befestigungsbauteil (121, 123) einen im Querschnitt ringförmigen Teil (121) aufweist, der im Querschnitt eine Ringform aufweist und an der äußeren Umfangsseite der Welle (101) angeordnet ist, wobei eine Vielzahl von Befestigungsteilen (123) von dem im Querschnitt ringförmigen Teil (121) radial nach außen angeordnet ist und die Hilfspole (25, 27) befestigt, und wobei eine Vielzahl von Keilüberständen (129), die in der Lage sind, mit den Keilrillen (109) zur befestigenden Einpassung zusammenzuwirken, oder eine Vielzahl von Keilvertiefungen (219, 229), die in der Lage sind, mit den Keilrippen (209) zur befestigenden Einpassung zusammenzuwirken, an einer radial inneren Seite des im Querschnitt ringförmigen Teils (121) angeordnet ist.Rotating electric machine according to Claim 2 , wherein the rotor (21) has a shaft (101) having a shaft axis aligned with the axis of rotation of the rotor (21) for integral rotation with the rotor (21); a plurality of V-grooves (109) or a plurality of V-ribs (209), which extend in a direction along the axis of rotation of the rotor (21), is formed on an outer peripheral surface of the shaft (101), the fastening component (121, 123) has a part (121) which is annular in cross section and has a ring shape in cross section and is arranged on the outer peripheral side of the shaft (101), a plurality of fastening parts (123) extending radially from the part (121) which is annular in cross section is arranged externally and fastens the auxiliary poles (25, 27), and wherein a plurality of wedge projections (129) capable of cooperating with the wedge grooves (109) for fastening fit, or a plurality of wedge recesses (219, 229) , which are able to cooperate with the V-ribs (209) for fastening fit, is arranged on a radially inner side of the part (121) which is annular in cross section. Rotierende elektrische Maschine gemäß Anspruch 3, wobei der im Querschnitt ringförmige Teil (121) einen Satz von zwei ringförmigen Teilen (121) umfasst, die an entfernten Positionen an der Welle (101) beabstandet entlang der Rotationsachse der Welle (101) angeordnet sind, die Befestigungsteile (123) an hervorstehenden Bestandteilen (123) ausgebildet sind, die sich von jedem der ringförmigen Teile (121) radial nach außen erstrecken, die Hilfspole (25, 27) eine Struktur umfassen, bei der die Induktionsspulen (27) an Spulenkörpern montiert sind, die Kerne (25) für Spulen ummanteln, um um die Kerne (25) herum gehalten zu werden; und die Hilfspole (25, 27) auf nicht drehbare Weise positioniert und befestigt sind, indem sich die hervorstehenden Bestandteile (123) durch die Spulenkörper erstrecken, an denen die Induktionsspulen (27) angebracht sind, und indem sie, während sie die an Endabschnitten der hervorstehenden Bestandteile (123) befestigten Kerne (25) halten, die Kerne (25) mit den Spulenkörpern ummanteln und die Spulenkörper an Endabschnitten der hervorstehenden Bestandteile (123) befestigen.Rotating electric machine according to Claim 3 , wherein the cross-sectionally annular part (121) comprises a set of two annular parts (121) which are arranged at remote positions on the shaft (101) spaced along the axis of rotation of the shaft (101), the fastening parts (123) at protruding ones Components (123) are formed which extend radially outwards from each of the annular parts (121), the auxiliary poles (25, 27) comprise a structure in which the induction coils (27) are mounted on bobbins, the cores (25) for sheathing coils to be held around the cores (25); and the auxiliary poles (25, 27) are positioned and fixed in a non-rotatable manner by extending the projecting members (123) through the bobbins to which the induction coils (27) are attached and while holding the at end portions of the Hold the cores (25) attached to the protruding components (123), cover the cores (25) with the bobbins and attach the bobbins to end sections of the protruding components (123).
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