DE1638492A1

DE1638492A1 - Dynamo-electric machine with reluctance effect

Info

Publication number: DE1638492A1
Application number: DE19671638492
Authority: DE
Inventors: Anderson Anthony Faithfull; Cruickshank Arthur Jam Ogilvie
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1967-05-05
Filing date: 1967-05-05
Publication date: 1970-07-23

Description

Dynamoelektrische Maschine mit Reluktanzwirkung Die Erfindung betrifft dynamoelektrische Maschinen und insbesondere mit Reluktanzwirkung arbeitende rotierende elektrische Maschinen.Dynamo-electric machine with reluctance action The invention relates to Dynamo-electric machines and especially rotating ones that work with reluctance effects electrical machines.

Mit Reluktanzwirkung arbeitende elektrische Maschinenweisen im allgemeinen an einem Teil, normalerweise dem Stator, eine einphasige oder mehrphasige, über den Umfang verteilte Wechselstromwicklung sowie einen Rotor auf, welcher zwei ihm eigentümliche Richtungen kleinsten bzw, größten magnetischen Widerstandes besitzt, die jeweils als Längsachse bzwo als Querachse bezeichnet werden. Wird die Wechselstromwicklung an dem einen Teil der-Maschine erregt, so daß eine magnetomotorische Kraft entsteht, so hat der andere Teil d er Maschine das Bestreben, sich derart auszurichteng daß seine Längsachse mit der Hauptachse dieser magnetomotorischen Kraft zusammenfällt, Dieses Bestreben-des Rotors, sich auszurichten, ermöglicht die Erzeugung eines Drehmomentes und damit einer Motorwirkung. Zur Erzielung guter Ergebnisse muß der magnetische Widerstand in der genannten Längsrichtung besonders klein gemacht werdene während der magnetische Widerstand in querrichtung besonders groß sein soll. Hierd#irch erhält man einen Motor mit größtem Drehmoment und mit kleinem Magnetisierungsstromg--was den größten Leistungsfaktor und den besten Wirkungsgrad zur Folge hat, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrundet den Leistungsfaktor und den Wirkungsgrad solcher mit Reluktanzwirkung . arbeitender rotierender elektrischer Maschinen noch weiter zu verbessern.Electrical machines working with reluctance action generally work on a part, usually the stator, a single-phase or multi-phase alternating current winding distributed over the circumference and a rotor, which has two directions peculiar to it, the smallest and the largest magnetic resistance, each as a longitudinal axis and a transverse axis are designated. If the alternating current winding on one part of the machine is excited, so that a magnetomotive force arises, the other part of the machine tends to align itself in such a way that its longitudinal axis coincides with the main axis of this magnetomotive force. aligning allows the generation of a torque and thus an engine effect. To achieve good results, the magnetic resistance in the longitudinal direction mentioned must be made particularly small, while the magnetic resistance in the transverse direction should be particularly large. Here you get a motor with the greatest torque and with a small magnetization current - which has the greatest power factor and the best efficiency. The invention is based on the task of the power factor and the efficiency of those with reluctance effect . working rotating electrical machines to improve even further.

Ganz allgemein wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine neue Rotorkonstruktion gelöst, welche sich für mit Reluktanzwirkung arbeitende elektrische-Maschinen besonders gut eignet. Im Sinne der LÖsung der erwähnten Aufgabe geht die Erfindung von einer mit Reluktanzwirkung arbeitenden rotierenden elektrischen Maschine aus, deren Stator eine über den-Umfang verteilte ein- oder mehrphasige elektrische Wechselstromwicklung und deren Rotox den von dieser Wicklung erzeugten magnetischen Fluß führende Teile aus ferromagnetischem Werkstoff aufweistg die derart ausgebildet sind, daß der gegenüber dem Stator dargebotene magnetische---Widerstand des Rotors jeweils von dessen Stellung gegenüber dem Stator abhängig ist. Gemäß der Erfindung ist eine derartige elektrische Maschine dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorteile aus ferromagnetischem Werkstoff die Form von Blechpaketen habenl deren Schichtungsebenen im wesentlichen parallel zur Achse des Rotors verlaufen. Die zu jeweils einem Paket geschichteten Bleche sind vorzugsweise so gebogen, daß den magnetischen Fluß führendeg sich jeweils zwischen Polen entgegengesetzte:# Polarität erstreckende Bahnen entstehen.In general, this object is achieved according to the invention by a new one Rotor construction solved, which is suitable for electrical machines working with reluctance effect particularly suitable. In the sense of the solution of the mentioned task the invention is based on a rotating electrical working with reluctance effect Machine from whose stator a single or multi-phase distributed over the circumference electrical alternating current winding and its rotox generated by this winding magnetic flux leading parts made of ferromagnetic material habeng the such are designed that the presented against the stator magnetic --- resistance of the rotor depends on its position relative to the stator. According to According to the invention, such an electrical machine is characterized in that the rotor parts made of ferromagnetic material have the shape of laminated cores the layers of which are essentially parallel to the axis of the rotor. The sheets, each layered to form a package, are preferably bent so that the magnetic flux is opposite between poles: # polarity extending tracks arise.

Vorteilhafterweise sind die einzelnen Bleche gemäß der Erfindung aus magnetisch anisotropem Werkstoff gefertigtg wofür beispielsweise kaltgewalztes.'kornorientiertes Stahlblech verwendet wird, Ein derartiger-Aufbau des Rotors bewirkt, daß der Unterschied zwischen dem jeweils größten und dem jeweils geringsten magnetischen Widerstand größer als bei elektrischen Maschinen bekannter Bauart ist, bei welchen die Schichtung der Bleche, gleichgültig ob diese Bleche nun die gesamten ausgeprägten Pole oder nur entsprechende Umfangssegmente umfassen, im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung in zu der Rotorachse senkrechten Ebenen ausgerichtet sind.Advantageously, the individual sheets according to the invention, of a magnetically anisotropic material are gefertigtg what example kaltgewalztes.'kornorientiertes steel sheet is used, causes Such a structure of the rotor, that the difference between the respectively largest and respectively smallest magnetic resistance larger than that of electric machines known The design is in which the layering of the laminations, regardless of whether these laminations now encompass the entire salient poles or only corresponding circumferential segments, are, in contrast to the present invention, aligned in planes perpendicular to the rotor axis.

Dieser größere Unterschied zwischen den jeweiligen magnetischen Widerständen beruht nicht nur darauf, daß der magnetische Querfluß die Blechpakete senkrecht zur Schichtung und damit in der Richtung größten magnetischen Widerstandes durchqueren muß, sondern auch und im wesentlicheren Maße auf der Tatsacheg daß die magnetomotorische Kraft an dem Luftspalt im Bereich der querflußrichtung gleich Null ist und daher keine magnetomotorische Kraft zur AuslÖsung eines Flusses zur VerfÜgung steht. Es sei an dieser Stelle darauf 'hingewiesen, daß die Bezeichnungen "Längsrichtung" und "%uerrichtung" für die jeweiligen Richtungen der magnetischen Flüsse ihren Ursprung in der Theorie der betreffenden elektrischen Maschine haben und daß selbstverständlich beide Richtungen im allgemeinen senkrecht zur Rotorachse verlaufen. Die vorstehend kurz angedeuteten Verhältnisse der erfindungsgemäßen Maschine lassen sich wie folgt begründen: Es sei angenommeng. daß die magnetische Spannung des Stators (oder die magnetomotorische Kraft) sinusf-örmig verteilt und durch folgende Funktion gegeben sei: F sin (G + K wobei G den von der Querachse des Motors eingenommenen Vlinkel und cxden Winkel bedeutetl um welchen die Stelle des Stators, an welcher die magnetomotorische Kraft gleich Nüll ist, von der Richtung der Rotorquerachse abweicht und wobei ferner von einer zweipoligen Maschine ausgegangen wird. Himmt man nun an, daß zwischen der geschichteten Blechen kein Fluß verläuft, sondern nur längs der Bleche ein Fluß zustande kommt, so,beträgt die magnetische Spannung am Rotor F cos G sincK Die reine magnetische Potentialdifferenz an dem Luftspalt (Potentialdifferenz zwischen dem Stator und dem Rotor) beträgt dann F sin G cos oc In der, der Rotorquerachse entsprechenden Stellung gilt eC - 17/2 ' woraus sich ergibt, daß hier am Luftspalt-keine Differenz der magnetischen Spannungen herrscht. Aus diesem Grunde ist auch der Fluß gleich Null und es herrscht theoretisch unendlicher magnetischer Widerstand. Praktisch ergibt sich eine, wenn auch sehr klei ne magnetomotorische Kraft am Luftspaltl wolche au,,' einem senkrecht durch die geschichteten Bleche und durch die unmagnetischen Isolationsräume verlaufenden Wege wirksam ist. Nichtsdestoweniger ist die erfindungsgemäße Konstruktion den bekannten Maschinen dieser Art hinsich1v-lich des größeren Unterschiedes zwischen maximalem und miniL3i-,alem magnetischen Widerstand weit überlegen, da bei den LClaschinen herkömmlicher Battart die resultierende m&":,rietomotorische Kraft am Luftspalt im Bereich der Rotorquerachse nicht gleich Niall iste woraus sich ein geringerer Wert des größten magnetischen. Widerstandes errechnet.This larger difference between the respective magnetic resistances is based not only on the fact that the magnetic transverse flux must cross the laminated cores perpendicular to the layering and thus in the direction of the greatest magnetic resistance, but also and to a more substantial extent on the fact that the magnetomotive force at the air gap in the Area of the transverse flow direction is zero and therefore no magnetomotive force is available to trigger a flow. It should be pointed out at this point that the terms "longitudinal direction" and "uerrichtung" for the respective directions of the magnetic fluxes have their origin in the theory of the electrical machine in question and that of course both directions are generally perpendicular to the rotor axis. The above briefly indicated relationships of the machine according to the invention can be justified as follows: It is assumed. that the magnetic voltage of the stator (or the magnetomotive force) is sinusoidally distributed and given by the following function: F sin (G + K where G is the angle assumed by the transverse axis of the motor and cx is the angle by which the position of the stator, at which the magnetomotive force is equal to Null, deviates from the direction of the rotor transverse axis and being further assumes a two pole machine. Himmt is now that extends between the stacked laminations no flow, but only along the plates, a flow is made, then , the magnetic voltage on the rotor is F cos G sincK The pure magnetic potential difference at the air gap (potential difference between the stator and the rotor) is then F sin G cos oc In the position corresponding to the transverse axis of the rotor, eC - 17/2 'applies shows that there is no difference in the magnetic tensions at the air gap. For this reason, the flux is also zero and there is ht theoretically infinite magnetic resistance. In practice, the result is a magnetomotive force, albeit a very small one, at the air gap, where a path running vertically through the layered metal sheets and through the non-magnetic insulation spaces is effective. Nevertheless, the construction according to the invention is far superior to the known machines of this type with regard to the greater difference between maximum and miniL3i, alem magnetic resistance, since the resulting motor force at the air gap in the area of the rotor transverse axis is not the same in conventional battery machines Niall is from which a lower value of the greatest magnetic resistance is calculated.

Im folgenden wird die Erfindung um:ber Bezugnahme auf die beiliegendenZeichnungen in einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert, In den Zeichnungen stellen dar: Figur 1 eine Stirnansicht einer erleindungsgemäßen elektrischen Maschine, Figur 2 eine #bbilduuS zur Erläuterung der HerstellunSoweise des Rotors der Maschine nach Figur le Figur 3 eine Abbildung zur Verdeutlichung der Befestigungsweise der Blechpakete des Rotors nach Figur 1, Figur 4 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Rotor entlang einer durch die Rotorquerachse bestimmten Längsebene, Figur 5 eine weitere Ausführungsform eines Maschinenrotors nach der Erfindung, Figur 6 eine Abbildung zur Verdeutlichung der Herstellungsweise des Maschinenrotors nach Figur 5, die Figuren zwei abgewandelte Ausführungsformen zu-und 8 sammengesetzter Maschinenxotoren nach der Erfindung, Figur 9 eine Ansicht eines zweipoligen Reluktanzmotors nach der Erfindung, in Achsrichtung gesehen, Figur 10 eine Darstellung zur Verdeutlichung einer abgewandelten Ausführungsform eines zweipoligen Reluktanzmotors nach der Erfindung, Figur 11 eine grafische Darstellung zur Verdeutlichung des Prinzips des Polwechsels zur Erzeugung eines Synchronlaufes bei halber Umdrehungszahl und Figur 12 eine ähnliche Abbildung zur Verdeutlichung der Ausbildung von Flußbahnen mit maximalem bzw. minimalem magnetischem Widerstand bei einem Drittel der Synchrondrehzahl.In the following, the invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings in some exemplary embodiments. In the drawings: FIG. 1 shows an end view of an electrical machine according to the invention, FIG 3 shows a diagram to clarify the method of fastening the laminated cores of the rotor according to FIG. 1, FIG. 4 shows a longitudinal section through the rotor according to the invention along a longitudinal plane determined by the rotor transverse axis, FIG. 5 shows another embodiment of a machine rotor according to the invention, FIG. 6 shows a diagram to clarify the production method of the machine rotor according to FIG. 5, the figures two modified embodiments of combined and 8 assembled machine xotors according to the invention, FIG. 9 a view of a two-pole reluctance motor according to the invention, seen in the axial direction, FIG. 10 a representation for clarification He modified embodiment of a two-pole reluctance motor according to the invention, Figure 11 a graphic representation to illustrate the principle of pole change to generate synchronous operation at half the speed and Figure 12 a similar illustration to illustrate the formation of flux paths with maximum or minimum magnetic resistance at a third the synchronous speed.

In Figur 1 der Zeichnungen ist eine vierpolige Reluktanzmaschine dargestellt, welche einen Stator 1 aufweist, der mit einer vierpoligen, ein- oder mehrphasigen, in der Zeichnungnicht dargestellten Wechselstromwicklung üblicher Bauart ausgerüstet ist. Ferner besitzt die Maschine einen Rotor 2, welcher sich innerhalb des Stators 1 mit einer Rotorwelle 3 dreht. Der Rotor 2 enthält Teile aus ferromagnetischem Werkstoffg welche jeweils so ausgebildet sind, daß Flußbahnen geringsten magnetischen Widerstandes fÜr einen magnetischen Fluß entstehen, welcher durch die Wicklung des .Stators erzeugt wird und in Figur 1 der Zeichnungen durch die gestrichelten Linien 4 für eine bestimmte Stellung des Rotors angedeutet ist, welche als die der Rotorlängsachse entsprechende Stellung zu bezeichnen ist, Die genannten Teile aus unmagnetischem Werkstoff werden durch vier Blechpakete 5 gebildet, deren Schichtungsebenen im wesentlichen parallel zu der Drehachse des Rotors verlaufen.In FIG. 1 of the drawings, a four-pole reluctance machine is shown which has a stator 1 which is equipped with a four-pole, single-phase or multi-phase alternating current winding of the usual type, not shown in the drawing. The machine also has a rotor 2 which rotates with a rotor shaft 3 inside the stator 1. The rotor 2 contains parts made of ferromagnetic material which are each designed so that flux paths of the lowest magnetic resistance arise for a magnetic flux which is generated by the winding of the .Stator and in Figure 1 of the drawings by the dashed lines 4 for a certain position of the The rotor is indicated, which is to be referred to as the position corresponding to the longitudinal axis of the rotor. The said parts made of non-magnetic material are formed by four laminated cores 5 , the layering planes of which run essentially parallel to the axis of rotation of the rotor.

Je-des der Blechpakete ist in der aus Figur 1 der Zeichnungen ersichtlichen Weise gebogen, so daß entsprechende Bahnen fÜr den magnetischen Fluß entstehen, wenn sich der Rotor in der in Figur 1 dargestellten, der Rotorlängsachse entsprechenden Stellung befindet. Es zeigt sichl daß durch eine derartige Ausbildung des Rotors dieser einen bedeutend größeren magnetischen Widerstand darbietetl wenn er um 90 elektrische Grade in die der Rotorquerachse entsprechende Stellung gedreht wird, da in dieser der querachse entsprechenden Stellung der Vieg des magnetischen Flusses im wesentlichen senkrecht zur Schichtung der Blechpakete verläuft.Each of the laminated cores is bent in the manner shown in FIG. 1 of the drawings, so that corresponding paths for the magnetic flux are created when the rotor is in the position shown in FIG. 1 , corresponding to the longitudinal axis of the rotor. It is shown that by such a design of the rotor this presents a significantly greater magnetic resistance when it is rotated by 90 electrical degrees into the position corresponding to the transverse axis of the rotor, since in this position corresponding to the transverse axis the Vieg of the magnetic flux is essentially perpendicular to the stratification of the Laminated stacks runs.

In Figur 2 der Zeichnungen ist verdeutlicht, wie Blechpakete nach der Art der Blechpakete 5 hergestellt werden können. Ein fortlaufender Streifen eines magnetisch anisotropen Werk-stoffes wird in einer Breiteg welche ungefc-*thr der geWünschten Rotorlänge entspricht, auf einen runden Dorn 10 aufgewickelt und dieser Wickel wird dann entlang der in Figur 2 angedeuteten Linien 11 und 12 in vier-Sektoren zerschnitten. Diese vier Teile werden dann durch Ausschneiden entlang der gebogenen Linien 13 in geeigneter Weise geformt. Hierauf werden di#m vie'r Blechpakete in der im einzelnen aus Figur 3 der Zeichnungen ersichtlichen Weise mittels radialer Schrauben 6 an der Welle 3 befestigt. Besteht die Welle 3 aus Stahl, so sollten die Schrauben 6 aus unmagnetischem Werkstoff bestehen, was jedoch nicht erforderlich ist, wenn eine Welle aus unmagnetischem Werkstoff Anwendung findet. Die verbleibenden Räume 7 und 8 des Rotors 2 können m.it Aluminium oder einem anderen unmagnetischen, elektrisch leitenden Werkstoff ausgefÜllt werden. Ist es wünschenswert, den Polwinkel noch zu vergrößern -und folglich die Teile 8 des Rotors-noch schmaler zu machen, so werden diese Teile aus Flußstahl gefertigt.In Figure 2 of the drawings it is shown how laminated cores can be produced in the manner of laminated cores 5. A continuous strip of magnetically anisotropic material is wound onto a round mandrel 10 in a width which roughly corresponds to the desired rotor length and this winding is then cut into four sectors along the lines 11 and 12 indicated in FIG. These four parts are then shaped in a suitable manner by cutting out along the curved lines 13. The four laminated cores are then fastened to the shaft 3 by means of radial screws 6 in the manner shown in detail in FIG. 3 of the drawings. If the shaft 3 is made of steel, the screws 6 should be made of non-magnetic material, but this is not necessary if a shaft made of non-magnetic material is used. The remaining spaces 7 and 8 of the rotor 2 can be filled with aluminum or another non-magnetic, electrically conductive material. If it is desirable to increase the polar angle still further - and consequently to make the parts 8 of the rotor even narrower - these parts are made of mild steel.

Anstelle der Befestigung mittels radialer Befestigungssehrauben können die Blechpakete auch in der in Figur 4 der Zeichnungen angedeuteten Weise befestigt werden, wobei Figur 4 eine Seitenansicht eines Schnittes parallel zur Rotorachse in einer in der elektrischen Rotorquerachsenrichtung gelegenen Ebene zei,-ü. Aus Figur 4 sind stirnseitige, mit Flanschen versehene Kappen 9 ersichtlich, welche aus unmagnetischem Werkstoff bestehen und zur Befestigung der Blechpakete und der Teile 8 dienen, Bei dieser Konstruktion können die Teile 7, 8 und 9 Aluminiumgußteile sein.Instead of fastening by means of radial fastening screws, the laminated cores can also be fastened in the manner indicated in FIG. 4 of the drawings, FIG. 4 showing a side view of a section parallel to the rotor axis in a plane located in the electrical rotor transverse axis direction. From Figure 4, end caps 9 provided with flanges can be seen, which are made of non-magnetic material and are used to attach the laminated cores and the parts 8. In this construction, the parts 7, 8 and 9 can be aluminum castings.

Es leuchtet ein, daß der Polwinkel des Rotors durch die Stärke des zur Herstellung des Rotors verwendeten Nickeldornes nach Figur 2 der Zeichnungen bestimmt ist. Bei Maschinen bekannter Bauart hat es sich herausgestellt, daß der Polwinkel bzw. die Polbreite auf ungefähr die halbe Polteilung beschränkt werden muß, damit der magnetische Widerstand in der Rotorquerachsenrichtung nicht zu weit herabgesetzt wird. Demgegenüber ist es bei der erfindungsgemäßen Konstruktion möglich, den Polwinkei bzw. die Polbreite bedeutend zu vergrößern und damit den magnetischen Widerstand in Richtung der elektrischen Rotorlc-'#-'Lngsachse herabzusetzen, ohne daß der magnetische Widerstand in Richtung der elektrischen Rotorquerachse in entsprechendem Maße abfällt.It is clear that the pole angle of the rotor depends on the strength of the nickel mandrel used to manufacture the rotor according to FIG. 2 of the drawings is determined. In machines of known type, it has been found that the The pole angle or the pole width can be limited to approximately half the pole pitch must, so that the magnetic resistance in the rotor transverse axis direction is not too far is reduced. In contrast, it is possible with the construction according to the invention, to increase the pole angle or the pole width significantly and thus the magnetic Reduce resistance in the direction of the electrical rotor lc - '# -' longitudinal axis without that the magnetic resistance in the direction of the electrical rotor transverse axis in a corresponding Dimensions falls off.

Figur 5 der Zeichnu ngen zeigt eine abgewandelte Form eines Maschinenrotors nach der Erfindung, welche eine etwas geringer.e Polbreite aufweistg die ungefähr 50016 der Pol teilung beträgt, was bei Verwendung dieses Rotors in Verbindung mit Statoreinheiten bestimmter Bauart wünschenswert ist. Bei dieser Anordnung sind jeweils gleiche Teile wie bei der AusfÜhrungsform nach Figur 1 der Zeichnungen'mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Die vier Blechpakete können wiederum durch Aluminiumgußteile nach Art der oben erwähnten- stirnseitigen Kappen und der Teile 7 und 8 in ihrer gegenseitigen Lage festgehalten sein. Es können jedoch auch Schrauben und Muttern zur Befestigung dienen, wobei Befestigungssehrauben in Richtung der bei 14 angedeuteten Linien vorgesehen sind und sich zusätzlich weitere Befestigungsschrauben entlang der bei 15 angedeuteten Linien erstreckeng welche vollständig durch die beiden Hälften eines aus zwei Teilen bestehenden Maschinenpoles hindurchreichen, Bei dieser Ausführungsform der Erfindung werden die aus Aluminium bestehenden Teile 7 und 8 jeweils gesondert hergestellt und an den aus Aluminium gefertigten Endkappen festgesehraubt.Figure 5 of the drawings shows a modified form of a machine rotor according to the invention, which has a somewhat smaller pole width which is approximately 50016 of the pole pitch, which is desirable when this rotor is used in connection with stator units of a certain type. In this arrangement, the same parts as in the embodiment according to FIG. 1 of the drawings are denoted by the same reference numbers. The four laminated cores can in turn be held in their mutual position by cast aluminum parts in the manner of the above-mentioned end caps and parts 7 and 8. However, screws and nuts can also be used for fastening, fastening screws being provided in the direction of the lines indicated at 14 and additional fastening screws extending along the lines indicated at 15 , which extend completely through the two halves of a machine pole consisting of two parts Embodiment of the invention, the parts 7 and 8 made of aluminum are each manufactured separately and fastened to the end caps made of aluminum.

Eine mögliche Herstellungsweise des in Figur 5 abgebildeten Maschinenrotors nach der Erfindung ist in Figur 6 der Zeichnungen verdeutlicht, Ein fortlaufender Streifen aus magnetisch anisotropem Blech wird in einer Breite» welche der gewünschten Länge der Rotorblechpakete entspricht, auf einen Dorn-16-geeigneten querschnittes aufgewickelt und der so gebildete Wickel wird dann in der aus Figur 6 ersichtlichen Weise entlang der Linien 17 zerschnitten imd die endgültige Gestalt der Blechpakete wird anschließend durch Aufschneiden entlang der Linien 18 hergestellt, Während bei den erfindungsgemäßen Rotorformen nach Figur 1 und Figur 5 der Zeichnungen jeweils ein Blechpaket eine, den magnetischen Fluß zwischen jeweils benachbarten Polen führende Bahn bildet, ist es demgegenüber auch möglich, mehr als ein Blechpaket jeweils zueinander parallel liegend zu verwenden. Eine derartige Anordnung ist in:Figur 7 der Zeichnungen dargestelltl welche einen vierpoligen Rotor zeigt, der mit jeweils zwei Blechpaketen 31 und 32 ausgerüstet ist" die beide parallel zur Drehachse des Rotors verlaufen und jeweils Bahnen fÜr den magnetischen Fluß zwischen benachbarten Polen darstellen, Die Blechpakete 31 und 32 sind durch Teile 33 voneinander getrennt, die aus unmagnetischem, elektrisch leitendem Werkstoff, beispielsweise also aus Aluminiumt hergestellt sind. Diese Unterteilung der magnetisch wirksamen Blechpakete durch elektrisch leitende Teile fÜhrt zu einer Verringerung des Flusses in Rotorquerachsenrichtung sowohl bei statischem als auch bei wechselndem Fluß und wirkt außerdem als Dämpferwicklungskäfig, welcher den Anlauf b.egünstigt. Gegebenenfalls kann eine mehrfache Unterteilung und eine entsprechende Anzahl von einzelnen Blechpaketen verwendet werden.One possible method of manufacture of the shown in Figure 5 machine rotor according to the invention is illustrated in Figure 6 of the drawings, a continuous strip of magnetically anisotropic sheet is in a width "which corresponds to the desired length of the rotor laminations wound on a mandrel 16 suitable cross-section and the winding thus formed is IMD then cut in the manner shown in Figure 6 manner along lines 17, the final shape of the laminated cores is then produced by cutting along the lines 18, while in the inventive rotor forms according to Figure 1 and Figure 5 of the drawings each have a laminated core a path that guides the magnetic flux between adjacent poles, it is, on the other hand, also possible to use more than one laminated core lying parallel to one another. Such an arrangement is shown in: Figure 7 of the drawings, which shows a four-pole rotor, which is equipped with two laminated cores 31 and 32 "which both run parallel to the axis of rotation of the rotor and each represent paths for the magnetic flux between adjacent poles, the laminated cores 31 and 32 are separated from one another by parts 33 which are made of non-magnetic, electrically conductive material, for example aluminum. This division of the magnetically active laminated cores by electrically conductive parts leads to a reduction in the flow in the direction of the rotor transverse axis, both with static and alternating Flux and also acts as a damper winding cage, which favors the run-up b. If necessary, multiple subdivisions and a corresponding number of individual laminated cores can be used.

Da es wÜnschenswert ist, die größte Ansammlung elektrisch leitenden Materiales nahe der Oberfläche des Rotors zu haben, gemäß der Erfindung eine Abwandlung der Ausführungsform nach Figur 7 vorgesehen, welche in Figur 8 der Zeichnungen dargestellt ist* Bei der Anordnung nach Figur 8 sind im Rotor auch magnetische Bahnen annähernd konstanten Querschnittes eingehalten.Since it is desirable to have the largest collection electrically conductive material near the surface of the rotor, the invention is provided according to a modification of the embodiment of Figure 7, which is shown in Figure 8 of the drawings * In the arrangement of Figure 8 are in the rotor also magnetic paths of approximately constant cross-section maintained.

Ir-Figur 9 der Zeichnungen ist ein zweipoliger Alptochinenrotor gemäß der-Erfindung dargestelltt wobei wieder der Ausführungsform nach Figur 7 der Zeichnungen entsprechende Teile auch mit gleichen Bezugszahlen versehen sind. Die aus unmagnetischem Material bestehenden Teile des Rotors können in einem einzigen Gießvorgang hergestellt worden und aus Aluminium bestehen oder sie können auch gesondert hergestellt'werden, wenn der Rotor durch Schrauben zusammengehalten wirdo Eine andere Ausbildung des Rotors gemäß der Erfindung, welche Insbesondere auf zweipolige Maschinenrotoren anwendbar ist, ist aus Figur 10 der Zeichnunger. orsichtlich. Bei dieser Bauforrt das er,#"indungegemäßGri Rotors werden die Blechpakete 31 und 32 aus geraden Kernstücken ausgeschnitten oder jeweils gesondert aus ebenen Blechen zusammengesetzt. Anstelle einer mittigen Welle, welche sich durch den Rotor hindurcherstrecktg finden die bei 34 angedeuteten Wellenstümpfe Verwendung, deren Enden so ausgebildet sind, daß sie in entsprechenden Ausnehmungen 35 der Rotorkerne Aufnahme findene Außerdem weisen diese Wellenstümpfe Flanschen 36 auf, mit denen sie an den Stirnseiten des Maschinenrotors festgeschraubt sind.In FIG. 9 of the drawings, a two-pole alpine rotor according to the invention is shown, with parts corresponding to the embodiment according to FIG. 7 of the drawings also being provided with the same reference numerals. The parts of the rotor consisting of non-magnetic material can be produced in a single casting process and consist of aluminum or they can also be produced separately if the rotor is held together by screws is, is from Figure 10 of the drawing. careful. In this construction type, according to the Gri rotors, the laminated cores 31 and 32 are cut out of straight core pieces or are each assembled separately from flat metal sheets are designed so that they are accommodated in corresponding recesses 35 of the rotor cores. In addition, these stub shafts have flanges 36 with which they are screwed to the end faces of the machine rotor.

Soll die Bildung von Wirbelströmen sowohl in den magnetisch aktiven Teilen des Rotors als auch in den Aluminiumteilen bzw, den elektrisch leitenden Teilen des Rotors zusätzlich begünstigt werden, um das Anlaufdrehmoment zu erhöhen, so kann zwischen den Stirnseiten der magnetischen Kernteile und den Innenflächen der beispielsweine in Figur 4 bei 9 angedeuteten Endkappen ein elektrisch leitender Kontakt hergestellt werden, Um den Magnetisierungestrom weiter herabzusetzen und damit den Leistungefaktor zu verbessern, kann eine Dauererregung des Rotors vorgesehen sein, die durch einen in den Rotor eingebetteten Dauermagneten erreicht wird. Diese Dauermagneten können die Form der in Figur 7 dargestellten Teile 33 haben. Es kann jedoch auch ein Teil des normalerweise von dem ferromagnetischen Igerkstoff eingenommenen Raumes für die Unterbringung der Dauermagneten verwendet werden.If the formation of eddy currents both in the magnetically active parts of the rotor and in the aluminum parts or the electrically conductive parts of the rotor is to be additionally promoted in order to increase the starting torque, then between the end faces of the magnetic core parts and the inner surfaces of the example in 4 shows an electrically conductive contact will be made at 9 indicated end caps to further reduce the Magnetisierungestrom and thus to improve the Leistungefaktor, a permanent excitation of the rotor can be provided, which is achieved through an embedded into the rotor permanent magnet. This permanent magnet can take the form of the parts 33 illustrated in Figure 7 have. However, it may also be a part of the area occupied normally by the ferromagnetic Igerkstoff space used for housing the permanent magnets.

Das Prinzip der Polumschaltung der Statorwicklung bei feststehender Zahl der Rotorpole kann bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Maschinenrotors mit Vorteil angewendet werden.The principle of pole switching of the stator winding with fixed The number of rotor poles can be used in the design of the machine rotor according to the invention can be used to advantage.

Figur 11, der Zeichnungen zeigt eine Abwicklung des zweipollgen Maschi-nenrators, welcher mit einem vom Stator erzeugten vierpoligen Magnetfeld der magnetischen Spannung P s zusammenwirkt. Dfese magnetische Spannung ist durch die Funktion: F sin (2 G) gegeben. In Figur Ila ist der Rotor in der dem geringsten magnetischen Widerstand entsprechenden Stellung, also in der Rotorlängsachsenstellung dargestellt, während Figur llb den Rotor in der Stellung größten magnetischen -Widerstandesq also in der Rotorquerachsenstellung zeigt. In der Rotorlängsachsenstellung haben die Flußlinien die in der Zeichnung durch eine gestrichelte Linie angedeutete Gestalt und die magnetische Spannung am Rotor ist Null. Die Verteilung der Kraftflußdichte an dem Blechpaket des RotoTs Über der Strecke a - c ist grafisch durch die Induktionskurve B:. (Rotor-K-raf-tflußd:Lehte) in Abhängigkeit von der entsprechenden Abmessung-des Rotor-, blechpaketes aufgetragen. In der'Rotorquerachsenrichtung müssen die Kraftlinien die geschichteten Bleche des Paketes durchqueren, weshalb die magnetische Spannung Pr entlang der Abmessung a - c des Rotorkernes in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise schwankt und an dem Punkt b den Wert Null hat. Die resultierende Differenz der magnetischen Spannungen an dem Luftspalt ist daher wirkungsmäßig Null. ifier,3us ergibt sich, daß zwischen den beiden genannten Stellungen eine starke Energieänderung stattfindet, was auf einem ausgeprägten Unterschied des magnetischen Widerstendes jeweils in der Rotorlängsrichtung und der Rotorquerrichtung beruht. Hieraus ergibt sich, daß der erfindungsgemäP.e Reluktanzmotor im Synchronlauf bei halber Drehzahl betrieben werden kann.FIG. 11 of the drawings shows a development of the two-pole machine which interacts with a four-pole magnetic field of the magnetic voltage P s generated by the stator. The magnetic tension is given by the function: F sin (2 G) . In FIG. 11a the rotor is shown in the position corresponding to the lowest magnetic resistance, that is to say in the rotor longitudinal axis position, while FIG. 11b shows the rotor in the position of greatest magnetic resistance, ie in the rotor transverse axis position. In the rotor longitudinal axis position, the flux lines have the shape indicated in the drawing by a dashed line and the magnetic voltage on the rotor is zero. The distribution of the force flux density on the laminated core of the RotoT over the distance a - c is graphically represented by the induction curve B :. (Rotor-K-raf-tflussd: Lehte) plotted depending on the corresponding dimensions-of the rotor, laminated core. In the direction of the rotor transverse axis, the lines of force must traverse the laminated sheets of the package, which is why the magnetic voltage Pr fluctuates along the dimension a - c of the rotor core in the manner shown in the drawing and has the value zero at point b. The resulting difference in the magnetic tensions at the air gap is therefore effectively zero. Ifier, 3us it follows that a strong change in energy takes place between the two positions mentioned, which is based on a pronounced difference in the magnetic resistance in the longitudinal direction of the rotor and the transverse direction of the rotor. This means that the reluctance motor according to the invention can be operated in synchronous operation at half the speed.

Entsprechendes rilt fÜr die Darstellung nach Figur 12 CD der Zeichnungen, welebeeinen zweipoligen Rotor nach der Erfindung in dem durch einen sechspoligen Stator erzeugten Magnetfeld zeigt# weich letzteres durch folgende Gleichung definiert ist: PS M F sin (3 0) In Figur 12a befindet'sich der Rotor in der Stellung geringsten magnetischen Widerstandes bzw. in der Rotorlängsachsenstellung und die magnetische Spannung am Rotor ist gleich Null* Die magnetischen Kraftlinieh verlaufen in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise, woraus sich ergibt> daß der magnetische Fluß in demselben Rotorkern gleichzeitig in jeweils zueinander entgegengesetzten Richtungen verlaufen kann. Die Induktionsverteilung längs der Strecke a - c ist ebenfalls aus der Zeichnung ersichtlich. In dere der Rotorquerachse entsprechenden Stellung ist die magnetische Spannung am Rotor wiederum ungefähr gleich der magnetischen Spannung.am Statorl so daß eine nahezu verschwindend kleine magnetomotorische Eraft am Luftspalt verbleibt. Diese geringe magnetomotorische Kraft des Luftspaltes erzeugt einen Fluß längs der Bahnen hohen magnetischen Widerstandest welche sich teilweise senkrecht zu den Schichtungen der Blechpakete erstrecken. Der magnetische WidersLand in Richtung der elektrischen Rotorquerachse ist wiederum groß im Vergleich zu dem magnetischen Widerstand in Richtung der elektrischen Rotorlängsachse, so daß die betreffende elektrische Maschine im Synchronlauf bei einem Drittel der Drehzahl des Statorfeldes betrieben werden kann.The same applies to the representation according to FIG. 12 CD of the drawings, which shows a two-pole rotor according to the invention in the magnetic field generated by a six-pole stator # soft the latter is defined by the following equation: PS M F sin (3 0) In Figure 12a is the rotor is in the position of least magnetic resistance and in the longitudinal rotor axis position and the magnetomotive force on the rotor is equal to zero * the magnetic Kraftlinieh extend in the manner shown in the drawing way, with the result> that the magnetic flux in the same rotor core at the same time in each case to one another can run in opposite directions. The induction distribution along the line a - c can also be seen from the drawing. In the position corresponding to the transverse axis of the rotor, the magnetic voltage on the rotor is again approximately equal to the magnetic voltage on the stator, so that an almost vanishingly small magnetomotive force remains at the air gap. This low magnetomotive force of the air gap generates a flux along the paths of high magnetic resistance, some of which extend perpendicular to the layers of the laminated cores. The magnetic contradiction in the direction of the electrical rotor transverse axis is in turn large compared to the magnetic resistance in the direction of the electrical rotor longitudinal axis, so that the electrical machine in question can be operated synchronously at a third of the speed of the stator field.

Das oben Gesagte gilt auch für andere Polzahlen des jeweiligen Statorfeldes. Das Prinzip der Polumschaltung der Statorwicklung kann auch während des Anlaufes angewendet werden, während also die Maschine nicht synchron läuft, damit die Maschine mit grÖßerem Moment in den Synchronlauf gezogen wird.The above also applies to other numbers of poles in the respective stator field. The principle of pole changing of the stator winding can also be used during start-up can be applied while the machine is not running synchronously so that the machine is pulled into synchronous operation with a greater torque.

Es zeigt sichg daß die Erfindung auf Maschinenrotoren mit beliebiger J-Inzahl von Polen anwendbar ist. Während bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung der äußere Teil der Maschine als Stator wirkt, während der innere Teil der Maschine der Rotor ist, umfaßt der allgemeine Erfindungsgedanke selbstverständlich auch Anordnungen, bei welchen der innere Maschinenteil feststeht, während der äußere Teil der Maschine umläuft. Schließlich ist die Erfindung auch auf umgekehrte Konstruktionen anwendbar, d.h. auf elektrische Maschinen, bei denen die Iffechselstromwicklung üuf einem stillstehenden oder umlaufenden, radial inneren Maschinenteil angeordnet ist, während der radial äußere Maschinenteil die Blechpakete mit parallel zur Maschinenachse laufender Schichtung trägt. Es sei darauf hingewiesen.. daß sich dem Fachmann im Rahmen der Erfindung noch eine Reihe von Anwendungsmöglichkeiten bietet, so daß die Erfindung auch Scheibenmotoren, lineare Motoren und ähnliche Anordnungen umfaßt.It shows that the invention on machine rotors with any J-number of poles is applicable. While in the above-described embodiments of the invention the outer part of the machine acts as a stator, while the inner one Part of the machine is the rotor, the general inventive concept of course includes also arrangements in which the inner machine part is fixed, while the outer Part of the machine is rotating. Finally, the invention is also applicable to inverted constructions applicable, i.e. to electrical machines in which the alternating current winding On a stationary or rotating, radially inner machine part is, while the radially outer machine part, the laminated core with parallel to the machine axis ongoing stratification. It should be noted .. that a number of possible applications for the person skilled in the art within the scope of the invention offers, so that the invention also disc motors, linear motors and the like Arrangements includes.

Claims

l »Rotating electrical riveting set working with reluctance action whose stator has a single or multi-phase electrical alternating current winding distributed over the circumference and its rotor, the parts guiding the magnetic flux generated by this #! Vicklung made of ferromagnetic material, which are designed such that the opposite the magnetic resistance of the rotor presented to the stator depending on its position is dependent on the stator, characterized in that the rotor parts from ferromagnetic material have the form of laminated cores, their layers of layers run essentially parallel to the axis of the rotor.

2. Electric machine according to claim l ', characterized in that the metal sheets of the laminated cores are made of magnetic anisotropic 'Yerkstoff exist.

Electrical machine according to Claim 2, characterized in that that the sheets of the laminated cores are made of cold-rolled, grain-oriented material.

4. Electrical machine according to one of claims 1 to 3> characterized in that the spaces between the laminated cores are filled with non-magnetic, electrically conductive material.