DE19733726C2 - Reluctance motor, especially linear reluctance motor - Google Patents

Reluctance motor, especially linear reluctance motor

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reluktanzmotor, insbesondere einen Linear-Reluktanzmotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The present invention relates to a reluctance motor, in particular a linear reluctance motor with the features the preamble of claim 1.

Eine solche, aus der ER 0 783 202 A1 bekannte Anordnung eines Line­ ar-Reluktanzmotors hat einen ringförmigen Stator mit stern­ förmigen Schlitzen in denen ein gegengleich geformter Läu­ fer verschiebbar angeordnet ist. Hierbei ist jedoch die Breite des Luftspaltes in axialer Richtung bei dieser An­ ordnung konstant.Such an arrangement of a line known from ER 0 783 202 A1 ar reluctance motor has an annular stator with a star shaped slots in which an oppositely shaped lau fer is slidably arranged. Here, however, is the Width of the air gap in the axial direction at this type order constant.

Die Statorwicklung ist bei dieser bekannten Anordnung als hohlzylindrische Wicklung ausgeführt, welche den Stator nur an dessen Außenmantelfläche umgibt.The stator winding is in this known arrangement as hollow cylindrical winding, which only the stator surrounds on its outer surface.

Bei dem aus der DE 34 25 266 A1 bekannten Schrittmotor ist jeder einzelne Polschuh von einer Magnetspule umgeben.In the stepper motor known from DE 34 25 266 A1 each pole piece is surrounded by a magnetic coil.

Bei der aus der DE-OS 19 55 829 bekannten Anordnung sind die magnetischen Kreise in Radialebenen angeordnet und tra­ gen ringförmige Wicklungen, die in der Axialrichtung ge­ staffelt und somit einer mehrphasigen Wechselstromquelle verbunden sind, daß in den Luftspalten ein magnetisches Wanderfeld in der Axialrichtung des Motors erzeugt wird.In the arrangement known from DE-OS 19 55 829 the magnetic circles arranged in radial planes and tra against ring-shaped windings which are in the axial direction staggered and thus a multi-phase AC source are connected that a magnetic in the air gaps Traveling field is generated in the axial direction of the motor.

Probleme mit bekannten Reluktanzmotoren bestehen darin, daß es ihre Leistungsdichte gering ist in Vergleich zu anderen Motortypen, daß der Eisen-Rückschluß Gewicht und Volumen erfordert, und daß die bewegten Massen des Läufers relativ hoch sind.Problems with known reluctance motors are that its power density is low compared to others Engine types that the iron yoke weight and volume requires, and that the moving masses of the rotor are relative are high.

Der vorliegenden Erfindung liegt angesichts dieser Probleme die Aufgabe zugrunde, einen Reluktanzmotor, insbesondere einen Linear-Reluktanzmotor zu schaffen, bei dem die Lei­ stungsdichte hoch ist, der einen minimierten Eisen-Rück­ schluß aufweist, und dessen bewegte Masse des Läufers ge­ ring ist.The present invention addresses these problems based on the task of a reluctance motor, in particular to create a linear reluctance motor in which the Lei density is high, which minimizes iron back  conclusion, and its moving mass of the runner ge ring is.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Reluk­ tanzmotor mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 ausgestattet.The reluk according to the invention is used to achieve this object dance motor with the characteristics of the characteristic part of the Claim 1 equipped.

Diese Anordnung hat den Vorteil, daß überhaupt kein Eisen- Rückschluß erforderlich ist, da die Ringform des Stators ein vollständiges Umgeben des Stators mit der Statorwick­ lung erlaubt. Außerdem kann durch die Dimensionierung des Luftspaltes der maximale Strom durch die Statorwicklung festgelegt werden. Da die in den relativ schmalen Luftspalt eingreifenden Läuferstege in diesem Luftspalt Platz haben müssen, ist auch deren Volumen und Masse sehr begrenzt. Dies führt zu einer geringen Trägheit des Läufers, so daß hohe Läufer-Geschwindigkeiten und Läufer-Beschleunigungen erreichbar sind.This arrangement has the advantage that no iron Inference is necessary because of the ring shape of the stator a complete surrounding of the stator with the stator wick allowed. In addition, by dimensioning the Air gap the maximum current through the stator winding be determined. Because the in the relatively narrow air gap engaging rotor bars have space in this air gap  volume and mass are very limited. This leads to a low inertia of the rotor, so that high runner speeds and runner accelerations are reachable.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der ringförmige Stator eine im wesentlichen kreisringzylindri­ sche oder hohlkegelförmige oder polygonringförmige Gestalt. Grundsätzlich ist auch eine Torusform, oder eine andere Ge­ stalt möglich, bei der ein Ringkörper gebildet wird, um den die Statorwicklung (ring-)schraubenförmig gewickelt werden kann.In a preferred embodiment of the invention, the ring-shaped stator a substantially annulus or conical or polygonal shape. Basically there is also a torus shape, or another Ge stalt possible, in which an annular body is formed around the the stator winding is wound (ring) helically can.

Vorzugsweise weist der ringförmige Stator mehrere Luftspal­ te auf, die in Umfangsrichtung des Stators symmetrisch an­ geordnet sind. Damit wird eine gleichmäßige Krafteinleitung in den Stator bewirkt.The annular stator preferably has a plurality of air gaps te, which symmetrically in the circumferential direction of the stator are ordered. This ensures an even application of force into the stator.

Jeder der Luftspalte durchsetzt den ringförmigen Stator in radialer und axialer Richtung zumindest teilweise. Damit wird die Möglichkeit eröffnet, den Ringkörper des Stators als ein einstückiges Bauteil zu handhaben, wenn zum Bei­ spiel der Luftspalt nicht ganz bis an die äußere Mantelflä­ che des Ringkörpers heranreicht, so daß eine geschlossene äußere Mantelfläche des Ringkörper verbleibt. In entspre­ chender Weise kann auch der Grund des Luftspaltes nicht ganz bis zur Stirnfläche des Ringkörpers heranreichen. Dies begrenzt auch den axialen Hub des Läufersteges in dem Luftspalt.Each of the air gaps passes through the annular stator in radial and axial direction at least partially. In order to the possibility is opened, the ring body of the stator to be handled as a one-piece component, if for example if the air gap does not quite touch the outer surface of the jacket che of the ring body reaches so that a closed outer surface of the ring body remains. In correspond accordingly, the bottom of the air gap cannot reach all the way to the end face of the ring body. This also limits the axial stroke of the rotor bar in the Air gap.

Die variierende Breite der Luftstpalte wird vorzugsweise dadurch realisiert, daß jeder der Luftspalte seitliche, in radialer Richtung parallel angeordnete nutförmige Ausneh­ mungen aufweist. Dabei ist zu beachten, daß die Rasterbrei­ te der Nuten bzw. der dazwischenliegenden Stege die maxima­ le Stromdichte in der Statorwicklung beeinflußt. Je feiner die Rasterung ist, desto geringer ist der maximal einstell­ bare Luftspalt, und damit die maximale Stromdichte in der Statorwicklung. Dabei wird auch durch die (aufsummierte) Länge der Nuten bzw. deren Kanten die auf den Läufer durch das magnetische Feld in dem Luftspalt ausgeübte Kraft be­ einflußt. Je größer die Länge der Kanten ist, desto höher ist die auf den Läufer ausgeübte Kraft. Dabei können die Nuten eine drei- oder mehr-eckige Querschnittsgestalt auf­ weisen. Vorzugsweise ist die Querschnittsgestalt der Nuten viereckig (rechteckig).The varying width of the air gaps is preferred realized in that each of the air gaps lateral, in radial direction parallel groove-shaped recess mung has. It should be noted that the grid te of the grooves or the intermediate webs the maxima le current density in the stator winding is affected. The finer the grid, the lower the maximum setting bare air gap, and thus the maximum current density in the  Stator winding. The (summed up) Length of the grooves or their edges on the runner force exerted on the magnetic field in the air gap influences. The greater the length of the edges, the higher is the force exerted on the runner. The Grooves a triangular or polygonal cross-sectional shape point. The cross-sectional shape of the grooves is preferred quadrangular (rectangular).

Jeder der Läuferstege weist Ausnehmungen auf, die in einem im wesentlichen gleichen Raster wie die Breitenvariierung der Luftspalte in den Läuferstegen angeordnet sind. Die Länge des Rasters bestimmt die minimale axiale Auflösung der Bewegung des Läufers. Zum Betrieb des Reluktanzmotors werden in der Ruhestellung die Läuferstege in dem Luftspalt in axialer Richtung so positioniert, daß die Ausnehmungen auf halbe Rasterlänge versetzt zu den Nuten in dem Luft­ spalt stehen. Außerdem nehmen die ohmschen Verluste in der Statorwicklung mit dem Quadrat der kleiner werdenden Ra­ sterlänge ab.Each of the runner webs has recesses that are in one essentially the same grid as the width variation the air gaps are arranged in the rotor bars. The The length of the grid determines the minimum axial resolution the movement of the runner. To operate the reluctance motor the runner webs in the air gap in the rest position positioned in the axial direction so that the recesses half a grid length offset from the grooves in the air stand gap. In addition, the ohmic losses in the Stator winding with the square of the decreasing Ra length from.

Vorzugsweise sind die Ausnehmungen in den Läuferstegen par­ allel zu den Nuten in dem Luftspalt in dem ringförmigen Stator angeordnet.The recesses in the rotor webs are preferably par allel to the grooves in the air gap in the annular Stator arranged.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Reluktanzmotors sind alle Läuferstege mit einem im Innern des kreisringför­ migen Stators angeordneten, koaxial zur Mittelachse des Stators verschiebbaren Schaft angeordnet. Dieser Schaft bildet dann zusammen mit den Läuferstegen des Läufer. Es ist jedoch auch möglich, die Läuferstege ohne einen zentra­ len Schaft in der Mitte miteinander zu verbinden. Dies hat zur Folge, daß die Masse des Läufers noch weiter reduziert ist. Außerdem kann dann die Mittel-Ausnehmung in dem ring­ förmigen Stator sehr klein gehalten werden. In a preferred embodiment of the reluctance motor are all runners with one inside the donut arranged stator, coaxial to the central axis of the Stator slidable shaft arranged. This shaft then forms together with the runner webs of the runner. It However, it is also possible to use the runner bars without a center len shaft in the middle. this has with the result that the mass of the rotor is reduced even further is. In addition, the center recess in the ring can then shaped stator can be kept very small.  

In einer bevorzugten Ausführungsform des Reluktanzmotors (mit Läufer-Schaft) sind alle Läuferstege durch mäanderför­ mig geschichtete Blechstreifen gebildet, die mit dem Schaft verbunden sind.In a preferred embodiment of the reluctance motor (with runner shaft) all runners are meandering mig layered sheet metal strips formed with the shaft are connected.

Vorzugsweise ist der ringförmige Stator durch geschichtete Blechstreifen, gepreßte Eisenpulver-Lagen, oder durch einen massiven Eisenkörper oder dergl. gebildet. In erster Linie hängt die Wahl der Materials von der maximalen Geschwindig­ keit ab, mit der sich der Läufer bewegen soll. Bei hohen Geschwindigkeiten nehmen die Verluste in einem massiven Ei­ senkern zu.The annular stator is preferably layered Sheet metal strips, pressed iron powder layers, or by one massive iron body or the like. Formed. Primarily The choice of material depends on the maximum speed with which the runner should move. At high Speeds take losses in a massive egg lower.

Die freie Weglänge zwischen der Wandung jedes Luftspaltes und dem in dem jeweiligen Luftspalt angeordneten Läufersteg ist möglichst klein gegenüber dem Raster der Nuten in der Wandung des Luftspaltes. Damit wird der magnetische Fluß in der freien Weglänge möglichst homogen, was die Verluste ge­ ring hält.The free path between the wall of each air gap and the rotor web arranged in the respective air gap is as small as possible compared to the grid of the grooves in the Wall of the air gap. So that the magnetic flux in the free path length as homogeneous as possible, which the losses ge ring holds.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reluktanzmotors weist die Statorwicklung des ringförmigen Stators zwei Leiterplatten auf, die jeweils an einer Stirn­ fläche des Stators angeordnet sind, und mit Leiterstreifen versehen sind, die zusammen mit neben der inneren bzw. äu­ ßeren Mantelfläche des ringförmigen Stators angeordneten Leiterabschnitten die Statorwicklung bilden. Dies erlaubt eine sehr einfache Montage. Wenn die Leiterplatten im Mehr­ lagentechnik gestaltet sind, können auch mehrlagige Stator­ wicklungen realisiert werden.In a preferred embodiment of the invention Reluctance motor has the stator winding of the annular Stator on two circuit boards, each on one forehead Surface of the stator are arranged, and with conductor strips are provided, which together with next to the inner or outer arranged outer circumferential surface of the annular stator Conductor sections that form the stator winding. This allows a very simple assembly. If the circuit boards in the More layered technology, multi-layer stator can also be designed windings can be realized.

Wenn die Leiterstreifen jeweils eine sich radial verbrei­ ternde Form aufweisen, kann die Stromdichte zu der äußeren Mantelfläche des ringförmigen Statorkörpers hin geringer werden und die Stromdichte zu der inneren Mantelfläche des ringförmigen Statorkörpers hin zunehmen. Da auf diese Weise die Wicklung an der inneren Mantelfläche des Statorkörpers ein geringeres Volumen hat, kann der Querschnitt der Öff­ nung gering gehalten werden.If the conductor strips each widen radially terter shape, the current density to the outer The outer surface of the annular stator body is smaller and the current density to the inner surface of the ring-shaped stator body. Because this way the winding on the inner surface of the stator body  has a smaller volume, the cross section of the opening can be kept low.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Linear-Reluktanzmotors sind mehrere ringförmi­ ge Statoren koaxial übereinander angeordnet und sind alle in die Luftspalte der einzelnen Statoren eingreifenden Läu­ ferstege an einem gemeinsamen Schaft angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind die einzelnen Statoren oder die jewei­ ligen Läuferstege in ihrer axialen Anordnung entsprechend der Phasenlage des Betriebsstromes versetzt. Außerdem wer­ den jeweiligen Statorwicklungen der einzelnen Statoren pha­ senversetzt mit Wechselstrom beschickt.In a particularly preferred embodiment of the invent Linear reluctance motor according to the invention are several ring-shaped ge stators are arranged coaxially one above the other and are all Läu engaging in the air gaps of the individual stators ridges arranged on a common shaft. At this Embodiment are the individual stators or each league rotor bars in their axial arrangement accordingly the phase position of the operating current. Besides, who the respective stator windings of the individual stators pha supplied with alternating current.

Damit ist die Bewegung der Läuferstege in axialer Richtung nur durch die axiale Länge der Gesamtanordnung aus den ringförmigen Statoren bzw. die Länge der Läuferstege be­ grenzt.This is the movement of the rotor bars in the axial direction only by the axial length of the overall arrangement from the annular stators or the length of the rotor bars be borders.

Weitere Einzelheiten, Merkmale, Vorteile oder mögliche Ab­ wandlungen werden anhand der Beschreibung einer derzeit be­ vorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.Further details, features, advantages or possible ab Changes are based on the description of a currently preferred embodiment of the invention with reference explained on the drawings.

Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Reluktanz-Linearmotors ohne Stator­ wicklung. Fig. 1 shows a schematic perspective view of a reluctance linear motor according to the invention without stator winding.

Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Stator­ körper des Reluktanz-Linearmotors gemäß Fig. 1, mit einer teilweise dargestellten Statorwicklung. Fig. 2 shows a schematic plan view of the stator body of the reluctance linear motor according to Fig. 1, with a partially shown stator winding.

Fig. 3 zeigt eine schematische perspektivische Detaildar­ stellung auf den Luftspalt in dem Statorkörper des Reluk­ tanz-Linearmotors gemäß Fig. 1 mit einem in dem Luftspalt angeordneten Läufersteg. Fig. 3 shows a schematic perspective detailed position on the air gap in the stator body of the reluctance linear motor according to FIG. 1 with a rotor web arranged in the air gap.

Fig. 4 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Leiter­ platte zur Bildung der Statorwicklung. Fig. 4 shows a schematic plan view of a circuit board to form the stator winding.

Der in Fig. 1 gezeigte Linear-Reluktanzmotor 10 einen im wesentlichen kreisring-zylinderförmigen Stator 12, der vier in Umfangsrichtung symmetrisch verteilt angeordnete Luft­ spalte 14a, 14b, 14c, und 14d aufweist. Jeder der vier Luftspalte 14a-14d durchsetzt den ringförmigen Stator 12 in radialer und axialer Richtung vollständig. Damit ist der kreisring-zylinderförmige Stator 12 durch die vier Luft­ spalte in vier Viertel-kreisringförmige Segmente geteilt. Abgesehen von der kreisring-zylindrischen oder einer hohl­ kegeligen Form kann der Stator 12 auch eine regelmäßige Po­ lygon-Gestalt (drei-, vier-, oder mehreckiger Ring) aufwei­ sen. Der Stator ist durch geschichtete Blechstreifen aus Trafoblech gebildet.The linear reluctance motor 10 shown in FIG. 1 has a substantially circular-cylindrical stator 12 , which has four air gaps 14 a, 14 b, 14 c, and 14 d arranged symmetrically in the circumferential direction. Each of the four air gaps 14 a- 14 d extends through the ring-shaped stator 12 in the radial and axial direction completely. The circular-cylindrical stator 12 is thus divided into four quarter-circular segments by the four air gaps. In addition to the circular-cylindrical or a hollow conical shape, the stator 12 can also have a regular polygon shape (three, four, or polygonal ring). The stator is formed by layered sheet metal strips made of transformer sheet.

Koaxial zur Mittellängsachse des Stators 12 ist ein Schaft 16 längsverschiebbar angeordnet, an dem vier radial abste­ hende Läuferstege 18a, 18b, 18c, und 18d angeordnet sind. Die vier Läuferstege 18a-18d sind so ausgerichtet und be­ messen, daß sie in jeweils einem der Luftspalte 14a-14d parallel zur Mittelachse des Stators 12 verschiebbar ange­ ordnet sind. Jeder der Läuferstege 18a-18d hat zum radial außenliegenden Ende hin offene Ausnehmungen 22, die in ei­ nem im wesentlichen gleichen Raster wie die Breitenvariie­ rung der Luftspalte in den Läuferstegen angeordnet sind. Aus Stabilitätsgründen können die Ausnehmungen 22 zum radi­ al außenliegenden Ende hin auch geschlossen sein. Die Läu­ ferstege sind durch mäanderförmig geschichtete Blechstrei­ fen gebildet, die mit dem Schaft verbunden sind.Coaxial to the central longitudinal axis of the stator 12 , a shaft 16 is arranged to be longitudinally displaceable, on which four radially projecting rotor webs 18 a, 18 b, 18 c, and 18 d are arranged. The four rotor bars 18 a- 18 d are aligned and be measured so that they are arranged in one of the air gaps 14 a- 14 d parallel to the central axis of the stator 12 . Each of the runner webs 18 a- 18 d has recesses 22 which are open towards the radially outer end and which are arranged in a substantially the same grid as the width variation of the air gaps in the runner webs. For reasons of stability, the recesses 22 can also be closed towards the end lying radially outside. The Läu ferstege are formed by meandering layered sheet metal strips, which are connected to the shaft.

Jeder der Luftspalte 14a-14d hat auf beiden Seiten in radialer Richtung parallel angeordnete nutförmige Ausneh­ mungen 20, so daß die Breite des Luftspaltes in dessen axialer Erstreckung (bezogen auf die Mittellängsachse des Stators) variiert. Each of the air gaps 14 a- 14 d has on both sides in the radial direction parallel groove-shaped Ausneh lines 20 , so that the width of the air gap in its axial extent (based on the central longitudinal axis of the stator) varies.

Die Nuten 20 in den Luftspalten 14a-14d sind parallel zu den Ausnehmungen 22 in den Läuferstegen 18a-18d in dem ringförmigen Stator 12 angeordnet (siehe auch Fig. 3). Da­ bei ist die freie Weglänge zwischen der Wandung jedes Luftspaltes und dem in dem jeweiligen Luftspalt angeordne­ ten Läufersteg klein (etwa 5-25%) gegenüber der Raster­ länge R (siehe Fig. 3) der Nuten in der Wandung des Luftspaltes.The grooves 20 in the air gaps 14 a-14 d are a- parallel to the recesses 22 in the rotor webs 18 d disposed in the annular stator 12 18 (see also Fig. 3). Since the free path length between the wall of each air gap and the runner th arranged in the respective air gap is small (about 5-25%) compared to the grid length R (see Fig. 3) of the grooves in the wall of the air gap.

Die Statorwicklung 30 ist derart um den Stator 12 geführt, daß bei konstantem elektrischem Strom durch die Statorwick­ lung ein in jedem Luftspalt 14a-14d induziertes magneti­ sches Feld eine von der axialen Stellung des Läufersteges abhängige magnetische Induktionsverteilung aufweist.The stator winding 30 is so guided around the stator 12, that at a constant electric current through the lung Statorwick a d induced in each air gap 14 a- 14 ULTRASONIC magneti field has a dependent of the axial position of the rotor web magnetic induction distribution.

In der konkreten Ausgestaltung ist die Statorwicklung ent­ lang des gesamten Umfangs des ringförmigen Stators 12 schraubenförmig um den Statorkörper gelegt, so daß dieser vollständig (sowohl innere und äußere Mantelflächen 32, 34 als auch obere und untere Stirnflächen 36, 38) von der Sta­ torwicklung 30 umgeben ist (siehe Fig. 2). Dabei ist es je­ doch nicht notwendig, daß die Statorwicklung den Stator entlang dessen gesamten Umfanges umgibt.In the specific embodiment, the stator winding ent is placed helically around the entire circumference of the annular stator 12 around the stator body, so that it is completely (both inner and outer lateral surfaces 32 , 34 and upper and lower end faces 36 , 38 ) of the stator winding 30 is surrounded (see Fig. 2). It is not necessary for the stator winding to surround the stator along its entire circumference.

In der technischen Realisation weist die Statorwicklung 30 zwei Leiterplatten 40 auf (von denen eine in Fig. 4 veran­ schaulicht ist), die jeweils an einer Stirnfläche 36, 38 des Stators 12 angeordnet sind, und mit Leiterstreifen 42 versehen sind, die zusammen mit neben der inneren bzw. äu­ ßeren Mantelfläche 32, 34 des ringförmigen Stators 12 ange­ ordneten Leiterabschnitten 46, 48 die Statorwicklung 30 bilden. Dazu reichen die aus den beiden Leiterplatten 40 stehenden inneren bzw. äußeren Leiterabschnitte 46, 48 nicht genau senkrecht aus dem jeweiligen Leiterstreifen 42 heraus. Vielmehr sind sie schräg eingesetzt, so ein Leiter­ abschnitt jeweils einen Leiterstreifen an der unteren Lei­ terplatte mit einem in Umfangsrichtung um eins versetzten Leiterstreifen an der oberen Leiterplatte verbindet. Wie in Fig. 4 gezeigt, haben die Leiterstreifen 42 jeweils eine sich in radialer Richtung verbreiternde Form.In the technical implementation, the stator winding 30 has two printed circuit boards 40 (one of which is illustrated in FIG. 4), which are each arranged on an end face 36 , 38 of the stator 12 , and are provided with conductor strips 42 , which together with adjacent the inner or outer outer surface 32 , 34 of the annular stator 12 , arranged conductor sections 46 , 48 form the stator winding 30 . For this purpose, the inner and outer conductor sections 46 , 48, which stand out of the two printed circuit boards 40 , do not extend exactly perpendicularly out of the respective conductor strips 42 . Rather, they are used at an angle, so a conductor section connects a conductor strip on the lower Lei terplatte with a circumferentially offset by one conductor strip on the upper circuit board. As shown in FIG. 4, the conductor strips 42 each have a shape that widens in the radial direction.

In der in Fig. 1 veranschaulichten Form ist der Linear- Reluktanzmotor einphasig. Dies hat zur Folge, daß im Be­ trieb der Hub des Läufers auf eine Rasterlänge R (siehe Fig. 3) begrenzt ist. Ein größerer Hub als das Rastermaß R ist zwar prinzipiell möglich, hat jedoch einen schwankenden Kraftverlauf zur Folge, da der Läufer einen aus dem toten Bereich herausbewegt werden muß. Um einen größeren Hub zu erreichen, werden mehrere ringförmige Statoren koaxial übereinander angeordnet, wobei alle in die Luftspalte der einzelnen Statoren eingreifende Läuferstege an einem ge­ meinsamen Schaft angeordnet sind. Die jeweiligen Stator­ wicklungen der einzelnen Statoren werden phasenversetzt mit Wechselstrom beschickt. Die einzelnen Statoren oder die diesen jeweils zugeordneten einzelnen Läufer sind in axia­ ler Richtung entsprechend der Phasenlage des Betriebs­ stromes versetzt. Zum Beispiel können drei Ein-Phasen- Statoren aufeinander angeordnet werden, deren Wicklungen mit Drei-Phasen-Strom beaufschlagt werden. Dabei wandert dann der Läufer in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Phasen entlang der Mittelachse auf oder ab.In the form illustrated in Fig. 1, the linear reluctance motor is single phase. This has the consequence that in operation the stroke of the rotor is limited to a grid length R (see FIG. 3). A larger stroke than the grid dimension R is possible in principle, but it results in a fluctuating force curve, since the rotor has to be moved out of the dead area. In order to achieve a larger stroke, a plurality of ring-shaped stators are arranged coaxially one above the other, all of the rotor webs engaging in the air gaps of the individual stators being arranged on a common shaft. The respective stator windings of the individual stators are fed with alternating current with a phase shift. The individual stators or the individual rotors assigned to them are offset in the axial direction in accordance with the phase position of the operating current. For example, three single-phase stators can be arranged one on top of the other, the windings of which are supplied with three-phase current. The rotor then moves up or down depending on the direction of rotation of the phases along the central axis.

Claims (14)

1. Reluktanzmotor, mit
  • - einem ringförmigen Stator (12), der wenigstens einen in axialer und radialer Richtung verlaufenden Luftspalt (14a-14d) aufweist, und
  • - einem Läufersteg (18a-18d), der in dem Luftspalt (14a- 14d) parallel zur Mittelachse des Stators (12) verschiebbar angeordnet ist,
  • - dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Breite des Luftspaltes (14a-14d) in dessen axialer Richtung variiert, und
  • - die Statorwicklung (30) entlang wenigstens eines Ab­ schnittes des Umfangs des ringförmigen Stators (12) schrau­ benförmig um den Stator (12) gelegt ist, so daß die­ ser vollständig von der Statorwicklung (30) umgeben ist, wodurch bei konstantem elektrischem Strom durch die Stator­ wicklung (30) ein in dem Luftspalt (14a-14d) induziertes magnetisches Feld eine von der axialen Stellung des Läufer­ steges (18a-18d) abhängige magnetische Induktionsvertei­ lung aufweist.
1. Reluctance motor, with
  • - An annular stator ( 12 ) which has at least one air gap ( 14 a - 14 d) extending in the axial and radial directions, and
  • - A rotor web ( 18 a - 18 d) which is arranged in the air gap ( 14 a - 14 d) to be displaceable parallel to the central axis of the stator ( 12 ),
  • - characterized in that
  • - The width of the air gap ( 14 a- 14 d) varies in its axial direction, and
  • - The stator winding ( 30 ) along at least a section from the circumference of the annular stator ( 12 ) screw ben-shaped around the stator ( 12 ), so that the water is completely surrounded by the stator winding ( 30 ), whereby at a constant electric current the stator winding ( 30 ) in the air gap ( 14 a- 14 d) induced magnetic field has a magnetic induction distribution dependent on the axial position of the rotor web ( 18 a- 18 d).
2. Reluktanzmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß
  • - der ringförmige Stator (12) eine im wesentlichen kreis­ ringzylindrische, hohlkegelförmige oder polygonringförmige Gestalt aufweist.
2. Reluctance motor according to claim 1, characterized in that
  • - The annular stator ( 12 ) has a substantially circular cylindrical, hollow conical or polygonal shape.
3. Reluktanzmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • - der ringförmige Stator (12) mehrere Luftspalte (14a- 14d) aufweist, die in Umfangsrichtung des Stators (12) sym­ metrisch angeordnet sind.
3. Reluctance motor according to claim 1 or 2, characterized in that
  • - The annular stator ( 12 ) has a plurality of air gaps ( 14 a- 14 d), which are arranged symmetrically in the circumferential direction of the stator ( 12 ).
4. Reluktanzmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß
  • - jeder der Luftspalte (14a-14d) den ringförmigen Stator (12) in radialer und axialer Richtung zumindest teilweise durchsetzt.
4. Reluctance motor according to one of claims 1 to 3, characterized in that
  • - Each of the air gaps ( 14 a - 14 d) at least partially penetrates the annular stator ( 12 ) in the radial and axial directions.
5. Reluktanzmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß
  • - der Stator (12) im Bereich jedes Luftspaltes (14a-14d) in radialer Richtung parallel angeordnete nutförmige Ausnehmungen (20) aufweist.
5. Reluctance motor according to one of claims 1 to 4, characterized in that
  • - The stator ( 12 ) has in the area of each air gap ( 14 a - 14 d) in the radial direction parallel groove-shaped recesses ( 20 ).
6. Reluktanzmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß
  • - jeder der Läuferstege (18a-18d) Ausnehmungen (22) auf­ weist, die in einem im wesentlichen gleichen axialen Ra­ stermaß wie die Breitenvariierung der Luftspalte (14a- 14d) im Stator (12) angeordnet sind.
6. Reluctance motor according to one of claims 1 to 5, characterized in that
  • - Each of the rotor webs ( 18 a - 18 d) has recesses ( 22 ) which are arranged in a substantially same axial dimension as the width variation of the air gaps ( 14 a - 14 d) in the stator ( 12 ).
7. Reluktanzmotor nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • - die nutförmigen Ausnehmungen (20) des Stators (12) in den Läuferstegen (18a-18d) angeordnet sind.
7. reluctance motor according to claim 5 and 6, characterized in that
  • - The groove-shaped recesses ( 20 ) of the stator ( 12 ) in the rotor bars ( 18 a- 18 d) are arranged.
8. Reluktanzmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß
  • - alle Läuferstege (18a-18d) mit einem im Innern des kreisringförmigen Stators (12) angeordneten, koaxial zur Mittelachse des Stators verschiebbaren Schaft (16) verbun­ den sind.
8. reluctance motor according to one of claims 1 to 7, characterized in that
  • - All rotor webs ( 18 a- 18 d) with an inside the annular stator ( 12 ) arranged coaxially to the central axis of the stator shaft ( 16 ) are the verbun.
9. Reluktanzmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß
  • - alle Läuferstege (18a-18d) durch mäanderförmig ge­ schichtete Blechstreifen gebildet sind, die mit dem Schaft (16) verbunden sind.
9. reluctance motor according to claim 8, characterized in that
  • - All runner webs ( 18 a- 18 d) are formed by meandering layered sheet metal strips, which are connected to the shaft ( 16 ).
10. Reluktanzmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß
  • - der ringförmige Stator (12) durch geschichtete Blech­ streifen, gepreßte Eisenpulver-Lagen, oder durch einen mas­ siven Eisenkörper oder dergl. gebildet ist.
10. reluctance motor according to claim 8, characterized in that
  • - The annular stator ( 12 ) by layered sheet metal strip, pressed iron powder layers, or is formed by a mas sive iron body or the like ..
11. Reluktanzmotor einem der Ansprüche 1-10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß
  • - die freie Weglänge (L) zwischen der Wandung jedes Luftspaltes (14a-14d) und dem in dem jeweiligen Luftspalt (14a-14d) angeordneten Läufersteg (18a-18d) klein ge­ genüber dem Raster (R) der Nuten (20) in der Wandung des Luftspaltes (14a-14d) ist.
11. Reluctance motor one of claims 1-10, characterized in that
  • - The free path length (L) between the wall of each air gap ( 14 a- 14 d) and the runner web ( 18 a- 18 d) arranged in the respective air gap ( 14 a- 14 d) small ge compared to the grid (R) Grooves ( 20 ) in the wall of the air gap ( 14 a- 14 d).
12. Reluktanzmotor einem der Ansprüche 1-11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß
  • - die Statorwicklung (30) des ringförmigen Stators (12) zwei Leiterplatten (40) aufweist, die jeweils an einer Stirnfläche (36, 38) des Stators (12) angeordnet sind, und mit Leiterstreifen (42) versehen sind, die zusammen mit ne­ ben der inneren bzw. äußeren Mantelfläche (32, 34) des ringförmigen Stators (12) angeordneten Leiterabschnitten (46, 48) die Statorwicklung (30) bilden.
12. Reluctance motor one of claims 1-11, characterized in that
  • - The stator winding ( 30 ) of the annular stator ( 12 ) has two printed circuit boards ( 40 ), which are each arranged on an end face ( 36 , 38 ) of the stator ( 12 ), and are provided with conductor strips ( 42 ), which together with ne ben the inner or outer lateral surface ( 32 , 34 ) of the annular stator ( 12 ) arranged conductor sections ( 46 , 48 ) form the stator winding ( 30 ).
13. Reluktanzmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß
  • - die Leiterstreifen (42) jeweils eine sich in radialer Richtung verbreiternde Form aufweisen.
13. Reluctance motor according to claim 12, characterized in that
  • - The conductor strips ( 42 ) each have a widening shape in the radial direction.
14. Reluktanzmotor einem der Ansprüche 1-13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß
  • - mehrere ringförmige Statoren koaxial übereinander ange­ ordnet sind,
  • - alle in die Luftspalte der einzelnen Statoren eingreifen­ de Läuferstege an einem gemeinsamen Schaft angeordnet sind,
  • - die einzelnen Statoren oder die einzelnen, den jeweiligen Statoren zugeordneten Läuferstege in axialer Richtung ent­ sprechend der Phasenlage des Betriebsstroms versetzt sind, und
  • - die jeweiligen Statorwicklungen der einzelnen Statoren phasenversetzt mit Wechselstrom beschickbar sind.
14. Reluctance motor one of claims 1-13, characterized in that
  • - Several annular stators are arranged coaxially one above the other,
  • all rotor ridges engaging in the air gaps of the individual stators are arranged on a common shaft,
  • - The individual stators or the individual rotor webs assigned to the respective stators are offset in the axial direction corresponding to the phase position of the operating current, and
  • - The respective stator windings of the individual stators can be fed with alternating current with a phase shift.
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