DE1563188A1 - Induktiver Frequenz-Umformer - Google Patents
Induktiver Frequenz-UmformerInfo
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- DE1563188A1 DE1563188A1 DE19661563188 DE1563188A DE1563188A1 DE 1563188 A1 DE1563188 A1 DE 1563188A1 DE 19661563188 DE19661563188 DE 19661563188 DE 1563188 A DE1563188 A DE 1563188A DE 1563188 A1 DE1563188 A1 DE 1563188A1
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K47/00—Dynamo-electric converters
- H02K47/18—AC/AC converters
- H02K47/22—Single-armature frequency converters with or without phase-number conversion
- H02K47/24—Single-armature frequency converters with or without phase-number conversion having windings for different numbers of poles
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Description
REUTLINGEN H I N D E N B U R G S T R A S S E 6 5 TELEFON C07121) 34718
ffeue Anneldungsunterlagen
General Dynamics Corporation,
Arenel. Hevf Jersey. U«8.A.
Arenel. Hevf Jersey. U«8.A.
Die Erfindung betrifft einen induktiren Frequeniumformer
mit einem Rotor und einem äußeren Stator und mit einem sich über den gansen Umfang dieses Rotors erstreckenden Luftspalt Bwisohen Rotor und 8tator.
meisten der bekannten Arten von Frequensumformern erfordern swei gesonderte und bestimmte elektrische
Maschinenteile, die normalerweise auf einer gemeinsamen
Welle angeordnet sind. Einer der elektrischen Maschinenteile wirkt dabei als Antriebsmotor und der andere
Maschinenteil hat die Funktion des Generators.
P 428 -2- Wettt
■It uhrtrtn 8tatorwleklunf«n bekannt gtvordea, dtr
Statorfelder alt TtrsehleAtner Polsahl trstuft (OTA-Patentschrift
2 428 203)· BtI ftltstm Prtqutnsuaforatr
vtist der Rotor «in· elnslge Vloklung avf· Rotor- «ad
8tatortrl0kluagen haben den gleiohen Magnetkreis. Wegen
der Statorfelder warden in d«r Botorwlokluaf »owohX
Motor- al· auch Oentr^.toretröa· Indusi·!*.
Β·1 d«a Prequtiunmf orter gvaaj dar »maiintan U8A-Pat#nteohrift
alt tinea gtatinaaatn Magnttkrtle ant dlt Oittit
dta Lufttpaltt ·ο gtvanlt vtrdtnt daß dtr Itaeattl«ltzun4p>*
atroa in dtr Statondokluag ait dtr erOstrtn Polaahl auf
tinta Wtrt gehalten wird· bti wtlohta dtr Ttaytraturan-•titf
la Prtqutnsuaforatr auf tlBta eängictn Wtrt nnd innerhalb
dtr dureh dlt Isolation dtr Maaohlmt »tatlaatta
Ortasta bltibt.
Bitatr Wert Wr dlt «röfle At· Luftspalte, AtT dereh Alt
etatorwlokluag ait Atr höheren Polsahl btttiaat let, irl
relatiT klein fur tint 8tatorwiokluae alt Atr niedrigeren
Polsahl la Tergleioh alt eine« Wtrt, Atr sol elnaa ttblioherwtlst
gtwloktlttn Rotoraotor gleioher arVBo, OtsabwiB-dlAfkeit
und leistung verwendet wird und Atr Al· gltlobt
Polsahl hat wie Alt Statonrioklung alt Aar nleArlgan Polsahl
Att Trequensuaforaers. Da Alt 8tatorwioklumg alt
dtr niedrigen Polsahl Motorstrbat fuhrt und sum Anlauf
909829/0961
BAD
der Maschine dient, mufi sie ein ausreichendes Drehmoment
für den Anlauf der Maschin· entwickeln und den Rotor
des Frequenzumformer» bis nahesu auf seine synchrone Geschwindigkeit beschleunigen. Der kleine Luftspalt bewirkt aber gewöhnlich harmonische Drehmomente, die ausreichend groß sind, um einen Anlauf des frequensumformers
und eine Beschleunigung bis nahe auf die Synchrongeschwindigkeit su verhindern.
Außerdem mud die Kombination der Stator- und Rotornutett
so gewählt werden, daß gewährleistet ist, daß die 8tatorwioklungen bei beiden Polzahlen elektrisch güsgegliohen
sind. lie Wahl einer Kombination der Stator» und Rotornuten
sur Erzielung eines elektrischen Ausgleichs kann su einer Hutenkombination führen, die im Hinblick auf
die Erzeugung eines ausreichenden Anlaufmomentes durch die Erzeugung von Sperrmomenten für die Motorstrume führende
Statorwicklung schädlich wirkt. ,
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Frequenzumformer su schaffen, der die vorstehend genannten Naohteile
nicht aufweist und dabei nur eine einzige Stator- und eine einsige Rotorspule für die Frequensumformung
benötigt, trotzdem aber einen wirkungsvollen Anlauf gewährleistet und harmonische und/oder Sperr-Drehmomente
beim Starten und Beschleunigen überwindet. Außerdem soll
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der FrequensuBfonter ein günstiges Leletungegewloht haben.
Srfindungegemäfi wird die gestellte Aufgabe unter Vermeidung der vorstehend erwähnten lacht «lie dadurch ge*
löst, daß auf den Rotor 3 eine einelge Wioklung 9 angeordnet let, während der Stator 4 eine Hotorwioklung 8a
und eine Qeneratorwloklung 8b trägt, da0 die Motorwlok-
L lung θβ dee Stators 4 1« Rotor 5 eine erste ?ielsahl τοη
lfEignetpolen und die Generatorwioklung 8b dee 8tator» 4 im
Rotor 3 eine ewelte Ylelsahl von MagnetpoXen erseugt,
wobei die swelte Vielzahl gritter let ale die «nit· ?iel~
sahl, dee mit den Rotor 9 ein einen 8tator 11 und einen
Rotor 12 aufweisender Hilfemotor 7 mechanisch gekoppelt ist, der eine Statorwioklung 19 aufweist» die Ib Hllfsmotorrotor
12 eine weitere Vielsahl von Magnetpolen erseugt,
und dafl der erstgenannten Rotorwicklung 9 eine Intnahmeelnriohtung
17 augeordnet 1st» an welcher eine Weoheel-
> spannung alt einer höheren frequena ale die Ia dl· ent-:
genannten 8tatorwioklungen 8 eingegebene tre^uens entnommen
werden kann.
Duroh eine geeignete Wahl des Vloklungesohrltts 4er Rotorwloklung
wird ein gutes wirkungsrollee Arbeiten des Vrequensumformere erreicht, der elnfaoh und billig su
fertigen ist und einen ausreichend niedrigen relati-
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·■- BAD
van Spannungsabfall aufweist, so daß eine ttuSere Regeleinrlobtung
nicht erforderlich iat«
Weitere Merkmale und Vorteile dar Erfindung ergeben «loh
aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung alt dar Zeichnung, auf der ein AuafUhrungabeiapial dee Brfindungsgegenatandea
mehr oder weniger achematiaoh dargestellt iat.
Flg. 1 einen ventralen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß
auegebildeten Frequenzumformer entlang dar Linie 1 - 1 in Fig.2;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2 - 2 In fig. 1
in gegenüber Figur 1 vergrößerte« MaBetabι
Pig. 2a eine gegenüber Fig.2 vergrößerte Teileohnitt- ι
darstellung, die eine der Rotornuten eeigts
Flg. 2b eine Teilschnittdarstellung, die eine der
Statornuten steigt;
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stellend·· Diagramm, in daa eine der Rotorwioklungen
unter Angabe des Wloklungssohrittes eingezeichnet ist.
In Figur 1 sind solche Teile des Frequenzumformer*, die Gegenstttoke zueinander darstellen» alt den gleichen Besugssiffern
versehen. Wenn nicht ausdrücklich andere vermerkt ist, gilt die Beschreibung eines dieser Stücke
auch für die übrigen Gegenstücke, die mit der gleichen
* Besugszlffer versehen sind.
Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Frequenzumformer
weist ein tragendes Gehäuse 2, einen Rotorteil 3 und einen Statorteil 4 auf. Der Rotorteil 3 und der Statorteil 4 haben Spulen 5 oder 6, welche einen Magnetkreis
bestimmen. Die Spulen sind durch einen Luftspalt 1$ voneinander
getrennt. Der Rotor 3 1st auf einer von den Lagern 31 und 32 getragenen Welle 14 angeordnet. Auf der
, oberen Verlängerung der Welle 14 1st oin Hilfsmotor 7
als Starthilfe für den Umformer angeordnet. Das Gehäuse 2 hält den Statorteil 4. In Hüten 34 des Statorteile 4
ist eine erste Wicklungsanordnung so angebracht, daß sie swei Magnetflüsse, einen Motorfluß und einen GeneratorfluB,
mit verschiedenen Polsahlen erceugt (Fig. 2b). Die beiden Flüsse sind einander in dem Magnetkreis überlagert,
der durch den Rotorkern 5 und den Statorkern 6 be-
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stimmt ist. Die Statorwicklung besteht aus einem Sate
von swei Wicklungen da und 8b. Auf dem Rotorteil 3 tat
in Hüten 16 eine streite Wicklungsanordnung 9 so angebracht, daß in ihr durch die Statorwioklungen 8 sowohl
Motor als auch Generatorstr&me indueiert werden (Pig.
2a).
Der Hilfsmotor 7 (spin motor) hat einen Statorteil 11
und einen Rotorteil 12. Auf dem Statorteil 11 ist eine
Wicklung 13 so angeordnet, daß sie einen Magnetfluß sit
einer Polsah1 erzeugt, die gleich groß ist wie die Polzahl
des durch die Wicklungen 8 des Statorteils 4 erzeugten Motorflueses.
Der Hilfsmotor 7 bewirkt das Anlaufen des Eotorteiles
und beschleunigt ihn bis nahe an die Synohrondrehsahl
der Wicklung 8, die auf dem Statorteil 4 als Hotorwloklung
wirkt.
Der Hilfsmotor 7 hat bei voller Hennlast eine Schlupfdrehzahl
pro Hinute, die geaau gleich der Schlupfdreh»
zahl pro Miaute ist, die durch die Wechselwirkung der
Statorwicklungen 8, di@ als Motorwicklung wirkt, und der
Roterwieklung 9 erzeugt wird.
lung 9 mit einem Wicklungnschritt ausgeführt werden soll«
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BAD ORIGINAL
te, dergestalt, daß derjenige Teil davon, der »ine Verkettung wischen 0,25 und 0,5 Wellenlängen des durch die
Statorwicklungen 8 erseugten Motorflueeee ergibt, gleichzeitig
eine Verkettung yon H + 0,25 Wellenlangen des τοη
den Statorwicklungen 8 erzeugten Qeneratorflueses ergibt.
Dabei bedeutet V eine beliebige ungerade ganse Zahl, die den Wert dee Quotienten der Polsahl der Statorwioklungen
8, die als Generatorwioklung wirken, dividiert durch die f Polsahl des Stators 8, der als Motorwioklung wirkt, nicht
überschreiten sollte.
In dem Diagramm der Figur 3 ist auf der Ordinate die Flußdichte is Luftspalt aufgetragen, die τοη den Statorwioklungen
8 ereeugt wird. Auf der Abssisse ist die Umfangsstreoke
rings um den Luftspalt 15 aufgetragen· Entlang der Abszisse ist außerdem eine Schleife einer Rotorspule
angedeutet, welche die Oröfle des Wicklungssohrittes
erkennen läßt.
Wenn beispielsweise der Rotorteil 3 aohtundvierslg Buten
16 aufweist und die Statorwioklungen β einen sweipoligen NotorfIuS und einen aohtpollgen Generatorilufl i« Luftspalt
15 erzeugen, erstreckt eich eine Wellenlänge des sweipoligen Motorflusses über die vorstehend genannten
aohtundvierei; Rotorauten 16, während eine Wellenlänge
des achtpoligen Generatorflueeee sich ttber swttlf der
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ρ 428 -9- 3®ue Anmeldungaunterlagen
Bid Spulen der Rotorwicklung 9 weieen eine solche Teilung
auf, daß jede einen Wicklungsschritt von achtzehn Rotornuten 16 hat.
durch aohtundvierzig (0,575) Wellenlängen des durch die
tig achtzehn dividiert durch zwölf (1,5) Wellenlängen des durch die Statorwicklungen 3 erzeugten Generatorflue»
see. Die erste Bedingung (Verkettung von 0,25 bis 0,5 der
Da N eine beliebige ungerade ganze Zahl ist, deren Wert den Quotienten der Folzahl der als Generatorwicklung wirkenden
Statorwicklungen 8 dividiert durch die Folzahl der als Motorwicklung wirkenden Statorwicklungen 8 nicht
überschreiten sollte, muß die Größe V den Wert Bins oder Drei annehmen, so daß sich für H/2 entweder der Wert 1/2
oder 1 1/2 ergibt. Der letztere Wert (H* 1,5) ist zufriedenstellend .
Der Wert r*n 1,5 £ 0,25 Wellenlängen des von den Statorwiüklungen
erzeugten Seneratorflusses ergibt einen WioklungSBchritt
von zwischen fünfzehn und einundzwanzig Ro-
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tornuten 16, oder in Wellenlängen des Qeneratorfluseee
ausgedrückt, wischen 15 oder 1,2 und 21 oder 1,75· Soweit
die Rotorwicklung (1,5) Wellenlängen des durch die Statorwicklungen 8 erzeugten Generatorflueses verkettet,
ist das zweite Kriterium erfüllt.
Dieses Verkettungekriterium ist von kritischer Bedeutung,
well eine Stator- oder Rotorspulenverkettung des umlauk
fenden Luftspaltflusses von kleiner als 0,25 Wellenlängen
des Motorflusses bedeuten würde, daß eine Masohine nur mit sehr echleohtem Wirkungsgrad und/oder überhaupt
nicht wirksam arbeiten würde. Dabei liegt die Ursache darin, daß eine Verkettung von weniger als 0,25 Wellenlängen
des Motorflusses bei der Verwendung einer großen
Zahl von Windungen für den gleiohen Polfluß auftritt und
daher weniger Kupferfläche pro Windung und pro Vut zur
Verfugung steht, was die unvermeidliche Folge hat, daß
sehr hohe Kupferverluste auftreten. :
Zum Starten des Frequenzumformer werden die Stator rlcklungen
8 und die Statorvicklung 13 des Hilfsmotors alt
einer Frequenz von 60 Hz erregt. Zur Erzielung einer Ausgangespannung
mit 300 Ez - ein für den Betrieb von hochtourigen Kompressorantriebemotoren typisoher Prequenzwert
- werden die Statorwioklungen 8 für eine zweipolige
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BAD OBIGIiiAL
er/im
aohtpolige Osneratorwlcklung auegelegt» so daß der/:
Luftspalt 15 in entgegengesetzten Bichtungen umlaufen«
Figur 3 neigt.
Die auf dem Statorteil 11 des Hilfsmotor· angebrachte
Statorwicklung 1? ist ebenfalle zweipolig gewickelt«
Die mit 60 Hs erregten Statorvrioklungen 8 erzeugen in
Verbindung mit den Rotorvrioklungen 9 an den Schleifringen 17 eine Ausgangespannung mit einer Frequens τοη J
300 Hb.
AuefUhrungebeispiel beschränkt und erlaubt eine Änderung
der Naeohinendaten im Rahmen der angegebenen Wertgrensen*
-12-909829/0961
Claims (6)
- ί 428 -12- I«u·gatttttniirtohtInduktirer ProqpMnsuafora«r alt ein·« Rotor «ad aiosa *u8«r«n Stator und alt «Ines »loh ttber d«n aaaam Uafang dl···« Rotors •rstreokenden Luftspalt swlsehen Rotor und Stator, daduroh gekwMMwlohnet. dai auf dta Rotor (3) ein· ein«!«· Yioklung (9) aageerdast let, während der Stator (4) «in· Motorwlokluag (8a) «ad * ein· Osneratcrwioklung (8b) träfft, dai dl· Motorwioklung (8a) dee Stators (4) la Rotor (3) sla· «rat· Vielsahl tob Magnetpolen und dl· Oeneratcrwloklme (8b) de· Stators (4) la Rotor (3) eine emit· ?1·1-sahl Ton Magnetpolen erseugt, wobei dl· »weit· 71·1-sahl grttBsr 1st als dl· erste Vleleahl, daS alt d«a Rotor (3) ·1η «Inen stator (11) und ·1η·η Rotor (12) aufweisender Hilfsmotor (7) aeohanlsoh gskoppolt 1st, dsr sin· Statorwicklung (13) aufweist, dl· la Hilfa» aotorrotor (12) «ine weiter· Yielsahl τοα Magnetpolen •rs«ugtt und daß der erstgenannten RotorwloJclung (9) •in· Kntnahaeeinrichtung (17) sug«ordn«t 1st, aa welcher eine Wechselspannung alt einer hb*h«r«a Jr·- quens als dl· In dl· erstgenannten 8tatorwioklune«n (8) eingegebene Frequens «ntnoaa«n werden kann·909829/0961(Art l S l Abs. 2 Nr. I S^tz 3 dss AnderuiHWI··· *- *· *· ^**7)ORIGINAL INSPECTED426 -13- Neue Anmeldungeunterlagen
- 2. Frequensumformer nach Anspruch 1, dadurch gsksnnitiohnet, daß der mit einer einsigen Wicklung versehene Rotor (3) und der Hilfsmotorrotor (12) auf einer gemein-* samen Welle (U) angeordnet sind.
- 3· Frequensumformer nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, daduroh gekennseiohnet, daß der Hilfsmotor bei seinem normalen Vollastbetrieb einen Schlupf aufweist» der genau gleich groß ist wie der Schlupf des erstgenannt ten Rotors (3h so daß der die Motorwioklung (8e) aufweisende Stator (4) als ein Induktionsmotor wirkt.
- 4· Frequenzumformer nach einem der Ansprüche 1 bis 3? dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) einen sylindrisohen Kern aus magnetischem Material aufweist, der Übe* seinen Umfang in glelohmäeigem Abstand mit einer Tielsahl von Hüten (16) versehen 1st» die eich in Längsrichtung des svlindrischeh Kernes erstreoken und in denen die Rotorwicklung (9) untergebracht ist, daß der Stator (4) ebenfalls einen Kern mit einer Vielsahl von sich in Axialriohtung des Kernes auf seines inneren Umfang erstreckenden Hüten aufweist, die ebenfalls mit Abstand voneinander verlaufen, und daß sowohl die Motorwicklung (8a) als auch die Oeneratorwioklung (8b) in den gleichen Statornuten angeordnet sind.-14- : 909829/0961F 428 -14- Heu· Anaeldungeunterlagen
- 5. PreQuens-umformsr naoh Antpruoh 4» daduroh gekennzeichnet, daß die einsige Rotorwioklung (9) ·ο besessen oder angeordnet iat, dafi jede Wioklungaspule eich Über eine beatiaate Zahl von Rotornuten eretreckt (Wioklungaaohrltt), wobei die·· beatinmte Nutensahl eine beliebige Zahl ist, die den beiden Bedingungen genügt, daB eretena eine Rotondoklungaapul· 0,25 bie 0,5 a*l die Wellenlänge des tob der Motorwioklung (8a) erseugten Magnetflueeee verkettet, und sweltena gleichseitig" (1+0,25) aal die Wellenläng· dee τοη der Oeneratorvioklung (8b) erseugten Magnetflueeee verkettet, wo» bei I ein« beliebig· ungerade ganse Zahl tat, deren Wert den Verhttltnievert der sweiten Tlelsahl ron Magnetpolen sur «raten Vielsahl von Magnetpol·« la Rotor (3) nloht Ubereteigt.
- 6. rrequeasuBforaer naoh einen der Anapruohe 1 bia 5, daduroh gekennselobiiet, daB dl· Statonrloklung (13) de· Bllfaaotora (7) so beaeeeen 1st, da· dl· weitere Tielsahl tob Magnetpolen de· Hilf «»tor· (12) gl«ioh der ersten Vielsahl der Magnetpol· dos eratgeasnaten Rotor· (3) 1st.909829/0961ORlGSNA1 !^-S^T=GTED
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US48896065A | 1965-09-21 | 1965-09-21 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1563188A1 true DE1563188A1 (de) | 1969-07-17 |
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ID=23941827
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
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DE (1) | DE1563188A1 (de) |
GB (1) | GB1160526A (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3717180A1 (de) * | 1987-05-22 | 1988-12-08 | Licentia Gmbh | Elektromotor mit angebautem tachogenerator |
GB2315606A (en) * | 1996-07-24 | 1998-02-04 | Jeffrey Ian Ayres | Motor/generator combination with mechanical power output |
-
1966
- 1966-07-02 DE DE19661563188 patent/DE1563188A1/de active Pending
- 1966-09-14 GB GB4106066A patent/GB1160526A/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1160526A (en) | 1969-08-06 |
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