DE2023472A1 - - Google Patents

Description

DR. MOLLER-BORi dipl.-PHYS. dr. MANITZ

DlPL-CHEM. DR. DEUFEL DIPL-ING. FINSTERWALD DIPL-ING. GRAMKOW

PATENTANWÄLTE

München, den 13. MA! 1971 We/F A 2089

ALLIS-CHAIMERS MANUFACiEURING COMPANY 1126 South 70th Street, West Allis 14 Wisconsin, USA

Drehinduktor

Die Erfindung betrifft einen Drehinduktor, der allgemein als "Punktionsdrehmelder" bezeichnet wird.

Die Bezeichnung "Drehinduktor¹¹ wird allgemein verwendet, um eine Torrichtung zu bezeichnen, bei welcher die magnetische Kopplung zwischen einer oder mehreren Statorspulen und einer oder mehreren Rotorspulen durch die Drehung einer Welle verändert werden kann. Solche Einrichtungen können zur Information»- oder Drehmomenten-Übertragung, zur Modulation eines elektrischen Signals mit mechanischer Information oder zur Demodulation eines elektrischen Signals verwendet werden, wobei die modulierende Information in elektrischer oder mechanischer Form angeboten wird.

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Di. MOUER-IORt Df. MANITZ, Df. DEUF&, Dlpl.-Ing. FINSTERWALD CHpl.-lng. GRKMKOW

oimuiiweil· Am BürgeipOflc I S MOiidien 22, Robert-Kodi-StraBe 1, Telefon (0811) 225110/227505, Ttlex 5-22050 mbpat 7 Sttittgait-Bad Oaniulatt, MatktstiaBe

Telefon (0531) 2*417 Telefon (0711) M7261

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Gewöhnlich ist der Drehinduktor dem Induktionsregler ähnlich, und die veränderliche Kopplung wird durch Veränderung der reüsbiven Lage der Primär- und der Sekundär-Vicklungen erreicht. Bei bekannten Drehinduktoren sind die Primärwicklungen auf einem laminierten magnetischen Rotor gewickelt, und die Verbindungen zu den Primärwicklungen werden über flexible Leitungen herausgeführt, wenn der Rotor sich nur begrenzt drehen kann oder über Schleifringe und Bürsten, wenn der Rotor sich fortlaufend frei drehen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Drehinduktor bzw. Vektoraddierer zu schaffen, welcher ohne die Schleifringe und Bürsten arbeitet, welche in den bekannten Vorrichtungen dazu gebraucht werden,, um Verbindungen zu den Wicklungen herzustellen, welcher ein Ausgangssignal mit selektiv veränderbarer !Frequenz, Größe und Phase erzeugt.

Des weiteren soll dieses Ausgangssignal des Drehinduktors, bzw. Vektoraddierers als Steuersignal für einen Synchronmotor veränderlicher Geschwindigkeit dienen, welches nach Demodulation in Frequenz, Größe und Phase ein Abbild der gewünschten Klemmenspannung darstellt, die an den Motor gelegt werden soll.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen ferromagnetischen Stator, welcher Sätze von ersten und zweiten vorspringenden Zähnen aufweist, wobei die ersten Zähne gegen die zweiten Zähne winkelförmig versetzt sind, durch eine erste Erreger-Wicklung, welche Windungen aufweist, die einen der ersten Zähne umschließen, durch eine zweite Erreger-Wicklung, welche Windungen aufweist, die einen der zweiten Zähne umschließen, durch eine Ausgangs-Wicklung, welche Windungen besitzt, die den ersten Zahn umschließen und mit den Windungen in Reihe geschaltet sind, die den zweiten Zahn umschließen und durch eine ferromagnetische Einrichtung,, welcher an den Stator angrenzend so angeordnet ist, daß er den Zähnen auf Abstand gegenübersteht und durch einen magnetischen Reluktanz-Spalt von diesen getrennt ist und in Bezug auf den Stator drehbar ist, um die Permeanzen der magnetischen ITußpfade zyklisch zu verändern, welche durch die Zähne und über den Luftspalt in

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die ferromagnetische Einrichtung verlaufen, wenn diese in "bezug auf den Stator bewegt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. In dieser zeigt:

Hg. 1 ein schematisch.es Diagramm eines erfindungsgemäßen Mehrphasen-Drehinduktors,

Fig. 2 eine ebene Abwicklung des Rotors und des Stators der Drehinduktorausführung nach Fig. 1 (nur eine Sekundär-Phasen-Wicklung dargestellt) und die in den Ausgangswicklungen induzierten Spannungen,

Fig.. 5 ein. schematisch.es Diagramm eines erfindungsgemäßen Einphasen-Drehinduktors, bzw. Vektor-Drehmelders,

Fig. 4 ein schematisch.es Diagramm eines erfindungsgemäßen Dreiphasen-Drehinduktors, bzw. Vektoraddierers,

Fig. 5 eine ebene Abwicklung des Rotors und des Statorsder Vektoraddierer-Ausführung der Fig. 4,

Fig. 6a, 6b, 6c und 6d die mit der Ausführung nach Fig. A durchgeführte Vektoraddition,

Fig. 7 ein schematisch.es Blockdiagramm eines Synchronmotor-Systems mit veränderlicher Geschwindigkeit, welches eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehinduktors, bzw. Vektoraddierers mit drei Phasen und drei Polpaaren enthält,

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Motorklemmenspannung und eine Darstellung des Verlagerungswinkels über der Motorgeschwindigkeit, welcher erforderlich ist, um maximale Leistung über den in der Fig. 7 dargestellten Geschwindigkeitsbereich des Motorsystems zu liefern, '

Pig. 9 ein Vektordiagramm des in Pig. 7 dargestellten Motors,

Fig. 10 Kurvendarstellungen in Polarkoordinaten der Veränderung der Motorklemmenspannung und der Winkelverlagerung mit der in Pig. 8 dargestellten Motorgeschwindigkeit,

Pig. 11 eine perspektivische Ansicht des Stators und des Rotors der bevorzugten Ausführungsform des Vektoraddierers, welcher in Pig. 7 enthalten ist,

Pig. 12 eine iEeil-Vorderansicht des in Pig. 11 dargestellten Rotors und Stators,

Pig. 13 eine ebene Abwicklung des Rotors und des Stators der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen in Pig. 7 dargestellten Vektoraddierers (nur eine Sekundär-Phasenwicklung dargestellt) und die in den Ausgangswicklungen erzeugten Spannungen,

Pig. 14 eine ebene Abwicklung eines Polpaares einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehinduktors, bzw. Vektoraddierers mit Gleichstromerregung,

Pig. 15 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehinduktors, bzw. Vektoraddierers, welcher die gegenseitige Beeinflussung zwischen zwei Erregerwicklungen auf ein Minimum bringt,

Pig. 16 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehinduktors, bzw. Vektoraddierers, welcher außergewöhnlich kompakt ist und ein hohes Maß von Eonzentrizität zwischen Rotor und

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Stator aufweist und

Pig. 1? und 18 schematische ebene Abwicklungen des Stators von alternativen Ausführungen des erfindungsgemäßen Drehinduktors, bzw. Vektoraddierers, wobei in der ersteren nur eine Sekundär-Phasenwieklung gezeigt ist und die Spannungen dargestellt sind, welche in den AusgangswidsLungsspulen erzeugt werden, welche durch die Sinus-Erregungswicklung und die Kosinus-Erregungswicklung miteinander verbunden sind.

Nach der Fig. 1 der Zeichnung besitzt ein erfindungsgemäßer Dreiphasen-Drehinduktor mit Hochfrequenzerregung einen ringförmigen ferromagnetischen Stator 10, welcher aus aufeinander gelegten Siliciumstahl-Lamellen hergestellt sein kann oder aus pulverisiertem magnetischen Material wie beispielsweise "Ferrit¹¹ bestehen kann, und ist mit sechs radial nach innen stehenden Zähnen 1, 2, 3» 4, 5, und 6 ausgestattet, die um 60 Grad gegeneinander versetzt sind. Eine Primäroder Erreger-Wicklung umfaßt sechs in leihe geschaltete Spulen 11, 12, 13, 14, 15 und 16, die so gewickelt sind, daß sie jeweils die Zähne 1, 2, 3» 4» 5 und 6 umschließen, so daß der magnetische Fluß in aufeinander folgenden Zähnen in entgegengesetzter Richtung erzeugt wird. Die Erregerwicklung kann von einer Wechselstromquelle 18 gespeist werden, welche eine verhältnismäßig hohe Frequenz von beispielsweise 10 kHz aufweist und parallel zu einem Autotransformator 20 geschaltet ist, welcher einen variablen Abgriff 19 besitzt, um eine selektive Veränderung der Höhe der Erregerspannung zu gestatten. Ein ferromagnetischer Eotor 27, welcher aus aufeinandergelegten Siliciumstahl-Iamellen oder aus einem pulverisierten magnetischen Material wie Ferrit · hergestellt sein kann, ist innerhalb des Stators 10 drehbar angeordnet, ist mit einer einzigen radialverlaufenden Keule ausgestattet und besitzt einen variablen Luftspalt

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Abstand von den Zähnen 1 bis 6, beispielsweise besteht der kleinste luftspalt-Abstand vom Zahn 1 bei der Rotorstellung, die in Pig. 1 dargestellt ist.

Die magnetischen Flüsse, welche in den Zähnen 1 bis 6 durch die Spulen 11 bis 16 induziert werden, verlaufen in Flußpfaden durch die Zähne und über den luftspalt in den Rotor 27 und zurück durch den Stator 10. Die Primär-Widä.ungsspulen 11 bis 16 sind in der Nähe des Luftspaltes auf jedem Zahn so angeordnet, daß sie den magnetischen Randeinfluß regeln. Die magnetischen Flüsse verlaufen in aufeinanderfolgenden Zähnen in entgegengesetzten Richtungen, weil die Erregerwicklungsspulen 11 bis 16 auf aufeinanderfolgenden Zähnen in entgegengesetzten Richtung gewiekelt oder geschaltet sind, wobei die Worte "gewickelt¹⁸ und "geschaltet" in der nachfolgenden Beschreibung alternativ verwendet werden, um eine Spulenanordnung zu kennzeichnen, welche auf diese Weise in aufeinanderfolgenden Zähnen magnetische Flüsse in entgegengesetzten Richtungen erzeugt. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden die Zähne 1, 3 und 5 willkürlich als "positive" Zähne bezeichnet, und die Richtung des darin erzeugten magnetischen Flusses ist in Fig. 1 durch radial nach außen gerichtete Pfeile dargestellt. Die Zähne 2, 4 und 6 werden als "negative" Zähne bezeichnet ₉ und die Richtung des darin erzeugten magnetischen Flueses ist durch radial nach innen gerichtete Pfeile dargestellt,, Wenn solche positiven und negativen Richtungen des magnetischen Flußverlaufes betrachtet werden, iiuS die Summe der Flüsse (obwohl sie sich in jedem Zahn ändern) insgesamt gleich Null sein oder in anderer Ausdrucksweise, die Summe der positiven Flüsse muß gleich der Summe der negativen Flüsse sein.

Der Drehinduktor besitzt ein Paar von einander diametral gegenüberstehenden Zähnen, welche mit jeder Phase verbunden

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sind, wobei ein Zahn ein positiver Zahn und der andere Zahn ein negativer Zahn ist. Sie Sekundär-Wicklung der Phase A besitzt eine Spule 21, welche so gewickelt ist, daß sie den positiven Zahn 1 in derselben Richtung umschließt wie die Primär-Spule 11, welche mit einer Spule 24 in Reihe geschaltet ist, die so gewickelt ist, daß sie den negativen Zahn 4 in entgegengesetzter Richtung wie die Primär-Spule 14 umschließt, so daß die in den Spulen 21 und 24 induzierten Spannungen in Bezug auf die momentanen Flußrichtungen subtrahiert werden. Die Sekundär-Wicklung der Phase B besitzt eine Spule 23, welche so gewickelt ist, daß sie den positiven Zahn 3 in derselben Richtung umschließt wie die Primär-Spule 13, welche mit einer Spule 26 in Reihe geschaltet ist, die auf dem negativen Zahn 6 in entgegengestzter Richtung wie die Primärspule 16 gewickelt ist, so daß die in den Spulen 23 und 26 induzierten Spannungen subtrahiert werden. Die Sekundär-Wicklung der Phase C besitzt eine Spule 25, welche so gewickelt ist, daß sie den positiven Zahn 5 in derselben Richtung wie die Primär-Spule 15 umschließt, die mit einer Spule 22 in Reihe geschaltet ist, welche auf dem negativen Zahn 2 in entgegengesetzter Richtung wie die Primär-Spule 12 gewickelt ist, so daß die in den Spulen 22 und 25 induzierten Spannungen subtrahiert werden.

Wenn der Rotor 27 stillsteht, erzeugen die Primär-WidiLungsspulen 11 bis 16 magnetische Flüsse fester Größe in den Zähnen 1 bis 6, welche die Sekundär-Spulen 21 bis 26 jeweils induktiv koppeln und darin magnetische Signale vorgegebener Größe mit der Frequenz einer Wechselstromquelle 18 induzieren. Die Permeanzen (magnetischen Leitwerte) der Pfade für die magnetischen Flüsse, welche durch die Primär-Spulen 11 bis 16 in den Zähnen 1 bis 6 erzeugt werden und somit die Spannungspegel der Signale fester Größe, welche in den Sekundär-Spulen 21 bis 26 induziert werden,

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sind Funktionen der Stellung des Rotors 27. Die Kontur des Rotors 27 ist vorzugsweise so gewählt, daß die Permeanzen der magnetischen Flußpfade durch die Zähne 1 bis 6 und über die luftspalte in den Rotor 27 sich sinusförmig über einem konstanten "Gleichstrom-" oder Grund-Fluß verändern, wobei der magnetische Fluß sinusförmig verändert wird, welcher die zwei Spulen miteinander verbindet, die durch jeden Zahn induktiv gekoppelt sind, beispielsweise die Primär-Spule 11 und die Sekundär-Spule 21 der Phase A, wenn der Rotor 27 sich dreht. Eine solche sinusförmige Veränderung der Permeanzen der magnetischen Flußpfade über einem Grund-Fluß gewährleistet, daß der Strom durch die Primär-Wicklung konstant ist, wenn die Erregerspannung vom Abgriff 19 konstant ist und gewährleistet weiterhin, daß die Summe der magnetischen Flüsse in den positiven und den negativen Zähnen bei allen Stellungen des Rotors 27 gleich Null ist. Dies ergibt sich, weil bei sinusförmiger Veränderung der Permeanzen der magnetischen Flußpfade durch die Zähne 1 bis 6 in Bezug auf den Grund-Fluß die Summe der induktiven Reaktanzen der Primär-Spulen 11 bis 16 konstant ist und folglich der Primärstrom konstant bleibt. Es ist verständlich, daß eine reine Sinusform ein Optimum darstellt, welches jedoch schwierig zu erreichen ist, und die Ausdrucksweise " im wesentlichen sinusförmig" wird in der nachfolgenden Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet, um auch fast sinusförmige Schwingungen einzubeziehen, welche von derieinen Sinusform abweichen, welche jedoch keine ernsten Mangel in der Leistungsfähigkeit des Systems zur Folge haben. Sinusförmige Veränderung der Permeanzen (welche den Kehrwert der Reluktanzen darstellen) der Flußpfade durch die Zähne 1 bis 6 tritt auf, wenn die Kontur des Rotors 27 so gewählt ist, daß sie nach der Darstellung eine sinusförmige Veränderung der Luftspaltabstände zu den Zähnen 1 bis 6 besitzt, kann jedoch auch durch einen kreisförmigen Rotor

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erreicht werden, welche Abschnitte mit verschiedener Permeabilität aufweist (nicht dargestellt) oder durch, einen Eotor, welcher segmentierte lamellen "besitzt, die relativ zueinander abgeschrägt sind (nicht dargestellt).

In der Pig. 1 ist der Rotor 27 mit einer drehbaren Welle gekoppelt dargestellt. Wenn sich die Welle 30 dreht, besitzen die in den Sekundär-Spulen 21 bis 26 induzierten Spannungen keine feste Amplitude mehr, sondern weisen vielmehr eine sinusförmige Modulation mit einer Frequenz auf, welche eine Punktion der Winkelgeschwindigkeit der Welle 30 ist.

Die Pig. 2 veranschaulicht schematisch in durchgezogenen linien die sinusförmige Modulations-Hüllkurve V^ der augenblicklichen Hochfrequenz-Spannungen V₁, die in der Spule 21 auf dem positiven Zahn 1 induziert werden, wenn der Rotor 27 sich dreht und die Keule 28 an den Zähnen 1 bis 6 vorbeiführt. Über diesem Zahn sind einige Perioden der Hochfrequenzspannung V₁ dargestellt, welche in der Spule auf dem Zahn 1 induziert wird. Nach der Darstellung in Pig. 2 befindet sich die Keule 28 des Rotors 27 gegenüber dem Zahn 1, und folglich ist die Permeanz des Plußpfades durch diesen Zahn bei der dargestellten Rotorstellung ein Maximum, und es ist weiterhin die Amplitude der Modulations-Hüllkurve T₁ der Hochfrequenzspannungen V₁, welche in der Spule 21 auf dem Zahn 1 induziert werden, ebenfalls ein Maximum.

Pig. 2 zeigt außerdem in unterbrochenen linien die sinusförmige Modulations-Hüllkurve Y^ der Hochfrequenzspannungen ν., welche in der Spule 24 auf dem negativen Zahn 4 induziert werden, wenn die Keule 28 auf dem rotierenden Rotor 27 an diesem Zahn vorbeiläuft. In der in Pig. 2 dargestellten Rotorstellung besitzt der Rotor 27 den größten Luftspalt-

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Abstand vom Zahn 4, und folglich ist die Permeanz des Flußpfades durch diesen Zahn ein Minimum und die Amplitude der Modulations-Hüllkurve V, der Hochfrequenzsignale ν., welche in der Spule 24 induziert werden, sind hei der dargestellten Rotorstellung ein Minimum. In der Pig. 4 sind verschiedene Perioden der Hochfrequenzspannungen ν. dargestellt, welche hei der dargestellten Rotorstellung in der Spule 24 auf dem negativen Zahn 4 induziert werden, und es ist zu erkennen, daß sie um 180 Grad gegenüber den Spannungen v«. phasenverschoben und davon subtrahiert sind, welche in der Spule 21 auf dem positiven Zahn 1 induziert werden. Es läßt sich erkennen, daß die Höhe der durch die HüTlkurve V- dargestellten Spannung direkt gegenüber Zahn 4 nur die Höhe der Hochfrequenzspannung ν- darstellt, welche in der Spule 24 induziert wird, nachdem sich der Rotor aus der dargestellten Stellung um 180 Grad in diejenige Stellung gedreht hat, in welcher die Keule 28 dem Zahn 4 gegenübersteht.

Die Fig. 2 der Zeichnung veranschaulicht weiter durch Schraffur eine Halbperiode der augenblicklichen Spannung v_4i, welche in der Spule 24 auf dem negativen Zahn 4 induziert wird und zu einer Halbperiode der augenblicklichen Spannung V₁₁ entgegengesetzt ist und davon subtrahiert wird (durch entgegengesetzte Schraffur dargestellt), welche in der Spule 21 auf dem positiven Zahn 1 induziert wird, um die resultierende Halbperiode der Sekundär-Ausgangsspannung vt_g der Phase A zu erzeugen, welche in gekreuzter Schraffur dargestellt ist. Diese Figur zeigt außerdem die Modulations-Hüllkurve VT der resultierenden Sekundärwicklungs-Hochfres

quenz-Ausgangsspannungen vt_s der Phase A in strichpunktierten Linien.

Die sinusförmige Flußmodulation, welche durch den Rotor 27 erzeugt wird, erfolgt mit der Drehfrequenz der Welle 30

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und ist einem "Grund"- oder mittleren Fluß überlagert, d.h., nach Subtraktion des Grund-Flusses vom Gesamtfluß erhält man den rein sinusförmigen Fluß. Der Ausdruck "sinusförmige Veränderung" wird in der Besehreibung und in den Ansprüchen dazu verwendet, um die Veränderung über einem solchen Grund-Fluß zu kennzeichnen. Die Verbindung der Sekundärwicklungsspule 21 auf dem positiven Zahn 1 in Reihe mit, aber entgegengesetzt zu der Sekundärwicklung 24 auf dem negativen Zahn 4 kompensiert den Effekt eines solchen Grund-Flusses.

Die Sekundärwicklungen für die Phasen A, B und C sind vor- μ zugsweise zum Stern geschaltet und zwar durch eine leitung 32 (siehe Fig. 1), die mit einem Ende von jeder der Sekundärspulen 22, 24 und 26 auf den negativen Zähnen 2, 4 und 6 verbunden ist. Ähnliche Spannungen, wie sie in der Fig. dargestellt sind, werden auch in den Sekundärwicklungsspulen 23, 26 und 25, 22 der Phasen B und C induziert. Die Ausgangsspannungen von den Sekundärwicklungen der Phasen A, B und C sind wegen der physikalischen Lage der Sekundärspulen für die drei Phasen auf dem Stator 10 gegeneinander um 120 Grad versetzt. In der Fig. 1 ist schematisch dargestellt', daß die Welle 30 durch einen Synchronmotor 34 angetrieben wird, und daß die Sekundär-Phasenspulen 21, 23 und 25 der Sekundärwicklungen für die Phasen A, B und C des Drehinduktors mit (| einer Motorsteuerung 35 für den Motor 34 gekoppelt sind (nur in Blockform dargestellt). Die Steuerung 35 kann ein Frequenzumformer oder ein Zyklokonverter (nicht dargestellt) mit Thyristoren sein, welche die elektrische Leistungszuführung von den Phasenanschlüssen X, T und Z zum Motor 34 als eine Funktion der Ausgangssignale VT₀ vom Drehinduktor regeln oder steuern. Die Hochfrequenz-Ausgangssignale vt_g von den Sekundär-Phasenwicklungen des Drehinduktors sind mit einer Frequenz moduliert, die eine Funktion der Geschwindigkeit des Rotors 27 darstellt, und ihre Größe kann durch den justierbaren Abgriff 19 auf dem Autotransformator

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20 selektiv verändert werden, um die Anzahl der Amperewindungen der Erregerspulen. 11 bis 16 zu verändern und um somit die Größe der Sekundär-Wicklungsphasen-Spannungen vt

und VT zu verändern. Es ist somit erkennbar, daß der beschriebene Drehinduktor ein Dreiphasen-Ausgangssignal liefert, bei welchem die Frequenz der Modulations-Hüllkurve eine !funktion der Motorgeschwindigkeit ist und dessen Größe selektiv veränderbar ist und welches weiterhin dazu geeignet ist, um Motorsteuerungseinrichtungen 35 wie beispielsweise einen Frequenzumformer zu regeln. Der Ausdruck "Ausgangssignal¹· wird in der vorliegenden Beschreibung alternativ verwendet und zwar entweder in Bezug auf das Hochfrequenzsignal vt oder in Bezug auf dessen Hüllkurve nach s

Demodulation, um die Trägerfrequenz und alternierende Halbwellen zu entfernen.

Die Größe der augenblicklichen Spannungen v^, ν. und vt sind in der Fig. 2 auf der sich bewegenden Mittellinie der Keule 28 angegeben. Unter der Annahme, daß sich der Hotor 27 mit konstanter Geschwindigkeit dreht, treten diese Spannungen zu festen Zeitintervallen auf. Es könnte erreicht werden, daß solche Spannungen früher oder später auftreten, indem man eine Winkelversetzung des Stators 10 vornimmt und auf diese Weise eine Phasenverschiebung der Signale gegenüber dem Rotor 27 erreicht. Eine solche Phasenverschiebung kann durch einen drehbaren Stator erreicht werden, welcher durch mechanische Einrichtungen bewegt wird. Die Fig. 4 bis 18 beschreiben Ausführungsformen der Erfindung, welche eine solche Phasenverschiebung erreichen, ohne den Stator zu drehen.

In allen Ausführungsformen der Erfindung sind die Drahtleitungen zu der Primär-Wicklung und zu der Sekundär-Wicklung derart zu einer Schleife zurückgeführt, daß die Schaltungen die Welle 30 nicht umfassen, welche den Rotor 27

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trägt, wodurch die Erzeugung .von magnetischem Fluß in einer axialen Richtung verhindert wird, welcher zusätisliche störende Reaktanzen in diesen Schaltungen verursachen könnte.

Die Fig. 3 veranschaulicht einen erfindungsgemäßen Einphasen-Drehinduktor, bzw. Einphasen-Vektordrehmelder, welcher dazu geeignet ist, um Polarkoordinaten in zwei zueinander senkrechte Vektoren umzuformen. Der Radius-Vektor der Polarkoordinate kann die Größe der Erregerspannung sein, und der Vektorwinkel der Polarkoordinate kann der Winkel zwischen dem Stator und dem Rotor sein.

Der ringförmige ferromagnetische Stator 40, welcher aus Siliciumstahl-Lamellen oder aus pulverisiertem magnetischem Material wie Ferrit hergestellt ist, besitzt vier radial nach innen gerichtete Zähne 1, 2, 3 und 4. Eine Erregeroder Primär-Wicklung besitzt in Reihe geschaltete Spulen 41, 42, 43 und 44, welche die Zähne 1, 2, 3 und 4 jeweils auf einander diametral gegenüberstehenden Zähnen mit Spulen umgeben, welche in derselben Sichtung gewickelt sind, so daß die Zähne 1 und 3 positive Zähne sind (durch radial nach außen gerichtete Pfeile bezeichnet, welche die Richtung des magnetischen Flußverlaufes willkürlich angeben) und daß die Zähne 2 und 4 negative Zähne sind. Die Primär-Wicklung kann durch ein Wechselstromsignal erregt werden, welches in selektiv veränderbarer Größe von dem einstellbaren Abgriff 19 eines Autotransformators 20 kommt, welcher an eine geeignete WechselSpannungsquelle 18 angeschlossen ist.

Ein ferromagnetischer Rotor 27 hat eine radial verlaufende Keule 28 und kann sich innerhalb des Stators 40 begrenzt drehen. Die magnetischen Flüsse, welche durch die Primär-Wicklungsspulen 41 bis 44 in den Zähnen 1 bis 4 erzeugt werden, verlaufen über die luftspalt© in den Rotor 27 und zurück durch den Stator 40. Eine Sekundär-WicSclung S1 be-

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sitzt ein Paar von in Reihe geschalteten Spulen 51 und 53, die so gewickelt sind, daß sie die positiven Zähne 1 und 3 in derselben Richtung umschließen wie die Primär-Wicklungsspulen 41, bzw. 43, so daß die magnetischen Flüsse in entgegengesetzten Richtungen durch die Spulen 51 und 53 verlaufen, wodurch diese Spulen in subtraktiverweise miteinander verbunden werden und die Grundkomponente des magnetischen Flusses aufgehoben wird. Eine weitere Sekundärwicklung S2 besitzt ein Paar von in Reihe geschalteten Spulen 52 und 54, die so gewickelt sind, daß sie den negativen W Zähne 2 und 4 in der gleichen Richtung wie die Primär-Spulen 42, bzw. 44 umschließen, wodurch die Spulen 52 und 54 in Reihe so gegeneinander geschaltet werden, daß die Grundkomponente des Flusses aufgehoben wird.

Die Kontur des Rotors 27 ist vorzugsweise so gewählt, daß die Permeanzen der magnetischen Flußpfade durch die Zähne 1 bis 4 und über die Luftspalte in den Rotor 27 sich über einem konstanten GrundfluS sinusförmig s4mi@iö3?sig ändern» Eine solche sinusförmige Veränderung der Permeanssen über einem Grundfluß gewährleistet* daß der Strom durch die Primärwicklung für eine vorgegebene Erregerspaaaiiag E konstant m ist, welche von der Anzapfung 19 abg©gri£fea ist und daß die Summe der positiven und der negativen Fluss© durch die Zähne 1 bis 4 bei allen Stellungen des Eotors 27 gleich Null ist.

Die Permeanz des magnetischen Flußpfades■torch jeden Zahn 1 bis 4 ist eine Funktion der Stellung des Botors 27 und ist ein Minimum, wenn die Keul© 28 einem vorgegebenen Zahn gegenüber stehtα Wenn dl© Keule 28 nach a©r Darstellung in dar Fig. 3 dem Zahn 1 g©geaüb@r steht, ist die Permeanz des magnetischen Flußpfades torch den ZaIm 1 ein Maximum und diejenige durch den Zalia 5. ©la Miaimamo Die S©kundär~Spul@n-" 51 und 53 stehen eiaaaä©? g©g@Bfi"ber_p imä folglich wird ia

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■ - 15.-

Sekundär-Wicklung S1 ein Maximum des Signals erzeugt. Die Permeanzen der Elußpfade durch die Zähne 2 und 4 sind "bei dieser Stellung des Rotors 27 gleich, und es werden in den Sekundär-Spulen 52 und 54 gleiche und entgegengesetzte Signale induziert, so daß ein resultierendes Signal von Null durch die Sekundär-Wicklung S2 erzeugt wird.

Wenn die Rotorkeule 28 dem Zahn 2 gegenübersteht, wird das Signal Null in der Sekundär-Wicklung SI erzeugt, welche die Spulen 51 und 53 auf den Zähnen 1 und 3 umfaßt, während ein Signal-Maximum in der Sekundär-Wicklung S2 induziert wird, fj welche die in Reihe geschalteten. Spulen 52 und 54 auf den Zähnen 2 und 4 umfaßt. Da der Rotor 27 die Permeanzen der Pfade für den magnetischen 3?luß, welcher in den Statorzähnen 1 bis 4" erzeugt wird, sinusförmig verändert, sind die Größen der resultierenden Signale, welche in den Sekundär-Wicklungen S1 und S2 induziert werden, Iftinktionen des Winkels zwischen dem Stator 40 und der Keule 28 des Rotors 27 (in der Fig. 3 relativ zu der durch die strichpunktierte Linie dargestellten Stellung des Rotors 27 gezeigt).

Die resultierenden Spannungen, welche in den Sekundär-Wicklungen S1 und S2 induziert werden, repräsentieren den Ko- _—

sinus, bzw. den Sinus des Winkels cc zwischen dem Stator 40 ™ und der Keule 28 auf dem Rotor 27. Weiterhin ist die Größe der Erregerspannung, welche auf die Erregerwicklung wirkt, durch Einstellung des Abgriffs 19 selektiv veränderbar, wodurch die Ampere-Windungen der Spulen 41 bis 44 und die Größe der Signale verändert werden, welche in den Sekundär-Wicklungen S1 und S2 induziert werden.

Die Ausgangsspannungen von den Wicklungen S1 und S2 können elektrisch übertragen werden, um einen Synchronmotor zu steuern (nicht dargestellt), und es ist zu erkennen, daß diese Ausführungsform der Erfindung als eine Koordinaten-

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!Transformatione-Einrichtung angesehen werden kann, da sie Polarkoordinaten, d.h., die Größe der Erregerspannung und den Winkel ^Ä zwischen dem Stator und dem Rotor in rechtwinklige Koordinaten transformiert. Wenn die Spannung vom Abgriff 19, welche die Primär-Wicklung erregt, mit E bezeichnet wird, sind die Ausgangespannungen, welche in den Wicklungen S1 und S2 erzeugt werden, Funktionen von E cos <x , bzw. E sin<x , wie es in der Fig. 3 dargestellt ist.

Pie Fig. 4 veranschaulicht die erfindungsgemäße Ausführungsform eines Dreiphasen-Drehinduktors, bzw. Vektoraddierers 59, welcher zwei Signale vektoriell addiert, welche die rechtwinkligen Koordinaten einer Kurve repräsentieren und ein Ausgangssignal selektiv veränderbarer Frequenz erzeugt, dessen Größe und dessen Phasenwinkel die Polarkoordinaten der Kurve darstellen. Der Vektoraddierer 59 besitzt einen ringförmigen ferromagnetischen Stator 60, welcher vorzugsweise aus aufeinandergelegten Siliciumstahl-Lamellen oder aus einem pulverisierten magnetischen Material wie Ferrit hergestellt ist und mit zwölf radial nach innen gerichteten Zähnen 1 bis 12 ausgestattet ist. Die sechs ungerade numerierten Zähne 1, 3, 5, 7, 9 und 11 können mit einer Primär- oder Erreger-Wicklung COS verbunden sein, welche als "Kosinus"-Wicklung bezeichnet wird, und ein Paar von einander diametral gegenüberstehenden ungerade numerierten Zähnen ist mit jeder Phase verbunden, d.h., der positive Zahn 1 und der negative Zahn 7 mit der Phase A, der positive Zahn 5 und der negative Zahn 11 mit der Phase B und der positive Zahn 9 und der negative Zahn 3 alt der Phase C. Die Erreger- oder Primär-Wicklung COS umfaßt sechs in Reihe geschaltete Spulen 61, 63, 65, 67» 69 und 71, welche jeweils die Zähne 1, 3, 5, 7, 9 und 11 mit aufeinanderfolgenden Spulen umgeben, welche in entgegengesetzten Richtungen gewickelt sind, so daß die Zähne 1, 5 und 9 positive Zähne sind und die Zähne 3, 7 und 11 negative Zähne

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Die sechs gerade numerierten Zähne 2, 4, 6, 8, 10 und 12 sind mit der Primär- oder Erreger-Wicklung SIN verbunden, welche als ⁿSinus^w-Wicklung bezeichnet wird, und ein Paar von einander diametral gegenüberstehenden gerade numerierten Zähnen ist mit jeder Phase verbunden, d.h., der positive Zahn 4 und der negative Zahn 10 mit der Phase A, der positive Zahn 8 und der negative Zahn 2 mit der Phase B und der positive Zahn 12 und der negative Zahn 6 mit der Phase C. Die Erreger- oder Primär-Wicklung SIN umfaßt sechs in Reihe geschaltete Spulen 64, 66, 68, 70, 72 und 62, welche jeweils die Zähne 4, 6, 8, 10, 12 und 2 mit aufeinanderfolgenden Spulen umgeben, die in entgegengesetzten Richtungen gewickelt oder geschaltet sind, so daß die Zähne 4, 8 und 12 positive Zähne und die Zähne 6, 10 und 2 negative Zähne sind.

Die Primär-Spulen 61 bis 72 sind auf jedem Zahn wirklich an den luftspalt angrenzend nach der Darstellung in Pig. 5 angeordnet, um den Rand-Fluß zu kontrollieren und um eine enge magnetische Kopplung zwischen den Primär-Erreger-Spulen und den Sekundär-Ausgangs-Spulen auf jedem Zahn zu erreichen, diese Spulen sind jedoch in der Pig. 4 so dargestellt, als ob sie auf dem äußeren radialen Teil jedes Zahns angeordnet wären, um die Zeichnung zu vereinfachen.

Die Sekundär- oder Ausgangs-Wicklung für jede Phase umfaßt zwei Spulen, welche in Reihe gegeneinander geschaltet auf einem Paar von einander diametral gegenüberstehenden positiven und negativen ungerade numerierten Zähnen gewickelt sind, welche von COS-Wicklungsspulen umgeben sind, welche mit zwei Spulen in Reihe geschaltet sind, die in Reihe gegeneinander geschaltet und auf einem Paar von einander diametral gegenüberstehenden psoitiven und negativen gerade

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numerierten Zähnen gewickelt sind, weiche durch SIN-Wicklungsspulen umgehen sind. Beispielsweise umfaßt eine Sekundär-Wicklung der Phase A eine Spule 84, welche um den positiven Zahn 4 herumgewickelt ist und in derselben Richtung wie die SIN-Wicklungsspule 64» die mit einer Spule 90 in Reihe geschaltet ist, welche um den negativen Zahn 10 herumgewickelt ist und in entgegengesetzter Richtung von der SIN-Wicklungsspule 70, und dieses Paar der Spulen 84 und 90 ist mit einer Spule 81 in Reihe geschaltet, welche um den positiven Zahn 1 herum in derselben Richtung wie die COS-Wicklungsspule 61 gewickelt ist, die mit einer Spule 87 in Reihe geschaltet ist, welche um den negativen Zahn 7 herumgewickelt ist und zwar in entgegengesetzter Richtung von der COS-Wicklungsspule 67* In ähnlicher Weise umfaßt die Sekundär-Wicklung B ein Paar von Spulen 85 und 91» welches in Reihe gegeneinander auf den positiven und negativen Zähnen 5 und 11 gewickelt ist, welche die COS-Wicklungsspulen 65 und 71 tragen, die in Reihe mit einem Paar von Spulen 88 und 92 geschaltet sind, welche in Reihe gegeneinander auf den positiven und negativen Zähnen 8 und 2 gewickelt sind, die die SIN-Wicklungsspulen 68, bzw. 62 tragen. Die Sekundär-Wicklung der Phase C umfaßt ein Paar von in Reihe geschalteten Spulen 89 und 83, welche in Reihe gegeneinander auf den positiven und negativen Zähnen 9 und gewickelt sind, die die COS-Wicklungsspulen 69 und 63 tragen, welche in Reihe mit einem Paar von subtraktiv erregten Spulen 92 und 86 geschaltet sind, welche auf den positiven und negativen Zähnen 12 und 6 gewickelt sind, die die SIH-Wicklungsspulen 72,66 tragen.

Die Kontur des ferromagnetischen Rotors 27 ist so gewählt, daß die Permeanzen der Elußpfade durch die Zähne 1 bis 12 sich über einem konstanten Grund-Fluß in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 sinusförmig ändern, und der Rotor ist mit der Keule 28 gegenüber dem Zahn 1

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dargestellt. Die Ausführung nach der Pig. 4 kann so betrachtet werden, daß sie zwei "Anordnungen" umfaßt, welche der Ausführungsform nach Fig. 1 ähnlich sind und um 90 Grad gegeneinander versetzt sind, d.h., eine SIN-Wicklunge-"Anordnung", welche der Anordnung nach Fig. 1 ähnlich ist, um 90 Grad gegen eine COS-Wicklungs-Anordnung versetzt, welche ebenfalls der Ausführung nach Fig. 1 ähnlich ist.

Die Dreiphasen-Sekundär-Wicklungen sind auf dem Stator 60 um 120 Grad gegeneinander versetzt, z.B., die Sekundär-Spulen 81 und 87 der Phase A auf den ungerade numerierten Kosinus- M Zähnen 1 und 7 sind um 120 elektrische Grad gegen die Sekundär-Spulen 85 und 91 der Phase B auf den ungerade numerierten Kosinus-Zähnen 5 und 11 versetzt und ebenfalls um 120 Grad gegen die Sekundär-Spulen 89 und 83 der Phase C und den ungerade numerierten Kosinus-Zähnen 9 und 3 versetzt, und in ähnlicher Weise sind die Sekundär-Spulen 84 und 90 der Phase A auf den gerade numerierten Sinus-Zähnen 4 und um 120 Grad gegen die Sekundär-Spulen 88 und 82 der Phase B auf den gerade numerierten Sinus-Zähnen 8 und 2 versetzt und sind ebenfalls um 120 Grad gegen die Sekundär-Spulen und 86 der Phase C auf den gerade numerierten Sinus-Zähnen 12 und 6 versetzt.

Die Sekundär-Spulen jeder Phase auf den gerade numerierten Zähnen, welche'die SIH-Spulen tragen, sind gegen die Sekundär-Spulen derselben Phase auf den ungerade numerierten Zähnen, welche die COS-Spulen tragen» um 90 Grad versetzt, z.B., sind die Sekundär-Spulen 84 und 90 der Phase A auf den Sinus-Zähnen 4 und 10 gegen die Sekundär-Spulen 81 und 87 der Phase A auf den ungerade numerierten Kosinus-Zähnen 1 und 7 um 90 Grad versetzt. Die Dreiphasen-Sekundär-Wicklungen können durch einen leiter 100 im Stern geschaltet sein, welcher mit einer Seite der Spulen 82, 86 und 90 jewells von den Phasen B, C und A verbunden ist.

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Die SIN- und COS-Wicklungen können mit selektiv veränderbaren Signalen, welche in Phase sind, von den.Modulatoren 101, bzw. 102 gespeist werden (in Blockform in der Pig. 4 dargestellt), von denen beide ein Hochfrequenz-Trägersignal von einer Gleichstromquelle wie beispielsweise einem Oscillator 104 empfangen und das Hochfrequenzsignal in Übereinstimmung mit den selektiv veränderbaren Gleichstromsignalen modulieren. Die Pig. 4 veranschaulicht schematisch, daß solche selektiv veränderbaren Gleichstromsignale von den beweglichen Abgriffen eines Paars von Potentiometern 107 und 108 abgeleitet werden können, welche zu den Batterien 109 parallel geschaltet sind.

Wenn der Rotor 27 stillsteht und die Modulatoren 101 und 102 die SIN- und COS-Wicklungen mit Wechselstromsignalen fester Größe speisen, die in Phase sind, erzeugen die um 90 Grad gegeneinander versetzten SIN- und COS-Wicklungen (jeweils gebildet durch die^pulen 62, 64, 66, 68, 70 und und durch die Spulen 61, 63, 65, 67» 69 und 71) magnetische Flüsse konstanter Intensitäten in den Zähnen 1 bis 12, welche die Dreiphasen-Sekundär-Wicklungen A, B und C induktiv koppeln ( welche jeweils aus den Spulen 81, 84, 87, 90 j den Spulen 85, 88, 91, 82 und den Spulen 89, 92, 83, 86 gebildet werden) und induzieren darin Signale fester Größe. Die Permeanzen der Pfade für die magnetischen Flüsse, welche durch die SIN- und COS-Wicklungen erzeugt werden und der Spannungspegel der Signale fester Größe, welche in den Dreiphasen-Sekundär-Wicklungen induziert werden, sind eine Funktion der Stellung der Keule 28 des Rotors 27.

Unter der Annahme, daß das Eingangssignal für eine Erreger-Wicklung gleich Null ist, z.B., für die SIN-Wicklung und daß ein Hochfrequenz-Wechselstromsignal durch den Modulator an die COS-Erreger-Wicklung gelegt ist, sind in der Fig. gegenüber dem Zahn 1 mehrere Perioden der augenblicklichen

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■ ^: ■ - 21 - -

Ausgangs-Spitzenspannungen V₁ und v„ dargestellt, welche in einem Paar von Sekundär-Phasenspulen auf ungerade numerierten Zähnen induziert werden, welche COS-Spulen tragen (z.B. in Sekundär-Spulen 81 und 87 in Phase A auf den Zähnen 1 und 7, welche 0OS-Wicklungsspulen 61 und 67 tragen), bei der dargestellten Eotorstellung mit der Keule 28 gegenüber dem Zahn 1. Diese Figur zeigt außerdem die augenblickliche resultierende Spannung vt_, welche in den subtraktiv angeordneten Spulen 81 und 87 der Phase A erzeugt werden, die sinusförmigen Modulations-Hüllkurven V₁ und Y₇ der Spannungen V₁ und v~, welche in den Spulen 81 und 87 induziert werden, wenn sich der Hotor 27 dreht und die Modulations-Hüllkurve VT_e des Hochfrequenz-Ausgangssignals vt„ von

B S

einem solchen Paar von Spulen 81 und 87 (welche das Ausgangs signal von den Sekundär-Wicklungen der Phase A bilden)· Bei der in fig. 5 dargestellten Rotorstellung wobei die Keule 28 dem Zahn 1 gegenübersteht, bilden die Permeanz des 3?lußpfades durch den Zahn 1 und die Größe der Hoehfrequenzspannung V₁, welche in der Spule 81 induziert wird, ein Maxi mum und die Größe der Spannung v„, welche in der Spule 87 auf dem Zahn 7 induziert wird ein Minimum.

Wenn Jetzt angenommen wird, daß das Eingangssignal zu der COS-Wicklung gleich Null ist und daß ein Hochfrequenz-Signal durch den Modulator 101 an die SIN-lrregerwicklung gelegt wird, wird die Spitzenamplitude der Ausgangssignal-Hüllkurve VT von der Sekundär-Wicklung der Phase A (webhe die Spulen 81, 84, 87, 90 umfaßt) nach der Darstellung in der Pig. 5 um 90 Grad nach rechts verschoben und tritt auf, wenn die Keule 28 dem Zahn 4 gegenübersteht, welcher die SIN-Wicklungsspule 64 trägt.Wenn diese Signale an beide SIN- und COS-Wicklungen durch die Modulatoren 101 und 102 angelegt werden, wird die Spitzenamplitude des Sekundär-Wicklungs-Ausgangssignais der Phase A an irgendeinem Punkt zwischen den Zähnen 1 und 4 auftreten, wenn die Keule sich einem

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solchen Punkt gegenüber befindet, und wird durch die relative Größe des Signals zu den SIN- und COS-Wieklungen bestimmt .

Die Größe der Signale Y_n und V . welche durch die Modulatoren

c s

102 und 101 an die COS- und SIN-Erreger-Wicklungen angelegt werden, können durch die senkrechten Vektoren V und Y dar-

c s

gestellt werden, welche in der Pig« β gezeigt sind, und die Größe der resultierenden Spannung, welche in jeder Sekundär- Phasen-Wicklung induziert wird, kann durch den resultierenden Vektor VT _e dargestellt werden (da die Größe der Modulations-Hüllkurven den Hochfrequenzspanmmgen direkt proportional ist). Unter der Annahme^ daß der Modulator ein Wechselspannungssignal V_ mit der relativen Größe von 1,0 an die SIN-Wicklung legt und daß der Modulator 102 das Signal Null an die OOS-Wieklung legt, xfird ein Signal-Maximum in der Sekundär-Spule 84 der Haas© A ind-Qsiert, welche durch den Zahn 4 mit der SIN-Wicklungsspule 64" verbunden ist, wenn die Rotorkeule 28 dem Zahn 4 gegenübersteht, da die Permeanz des magnetischen Flußpfades von dem positiven Zahn 4 durch den Rotor 27 ein Maximum ist. Ein Signal-Minimum wird bei dieser Rotorstellung in der Sekundär-Spule 90 der Phase A induziert, welche durch den negativen Zahn 10 mit SIN-Wicklungsspule 70 verbunden ist, da die Permeanz der magnetischen Flußpfades durch den Zahn 10 ein Minimum ist. Gleiche und entgegengesetzte Signale werden in den Sekundärspulen 81 und 87 der Phase A auf positiven und negativen Zähnen 1 und 7 induziert, welche COS-Spulen tragen, da die Rotorluftspalte und die Permeanzen der magnetischen Flußpfade durch diese Zähne gleich sind und die Spulen 81 und 87 gegeneinander geschaltet sind. Die Größe der resultierenden Spannung, welche in der Sekundär-Wicklung der Phase A induziert wird, kann durch den Vektor VT₀ dargestellt werden, welcher nach der Darstellung in Fig. 6a dem Vektor V in Phase und länge gleicht.

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Wenn in ähnlicher Weise der Modulator 102 ein. Signal V_n mit einer relativen Größe von 1,0 an die COS-Wicklung legt und der Modulator 101 ein Signal Hull an die SIN-Wicklung legt, kann das resultierende Signal, welches in der Sekundär-Wicklung der Phase A induziert wird, wenn die Rotorkeule 28 dem Zahn 1 gegenübersteht, durch den Vektor VT

veranschaulicht werden, welcher nach der Darstellung in der Pig. 6b dem Vektor V_n gleich ist und mit diesem in Phase ist. Wenn gleiche Signale V_ und V_n mit der relativen Größe von 1,0 an die SIN- und COS-Wicklungen gelegt werden, kann die Spannung, welche in der Sekundär-Wicklung induziert wird, wenn die Rotorkeule 28 mitten zwischen den Zähnen 1 und 4 steht, durch den Vektor VI_ dargestellt werden, welcher nach der Darstellung in der Mg. 6c eine Größe besitzt, welche den Wert ViP mal V_n oder V aufweist und um 45 Grad

es

gegen beide versetzt ist. Die in der 3?ig. 6c mit unterbrochenen Linien gezeichneten Vektoren stellen die Bedingung dar, bei welcher die Signale V_e und V_n, welche durch

S C

die Modulatoren 101 und 102 an die SIN- und die COS-Wicklungen gelegt werden, doppelt so groß sind, wie die Vektoren V_n = 1,0 Tind V = 1,0, welche mit durchgezogenen Linien gezeichnet sind und veranschaulichen, daß das resultierende Signal V!D_, welches in der Sekundär-Wicklung der Phase A induziert wird, vergrößert werden kann, während derselbe Phasenwinkel beibehalten wird, indem in gleicher

Weise V und V verändert werden. Die Pig. 6d veranschaus c

licht, daß das resultierende Signal VT_, welches in der

Sekundär-Wicklung der Phase A induziert wird, in Bezug auf

c um einen Winkel von 60 Grad verschoben werden kann, indem die SIN-Wicklung mit einem Signal V_ erregt wird, welches eine relative Größe von 0,866 besitzt, und indem die COS-Wicklung mit einem Signal V erregt wird, welches eine relative Größe von 0,5 besitzt.

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Wenn der Rotor 27 durch eine drehbare Welle 30 direkt mit dem Rotor eines Zweipol-Motors 34 gekoppelt wird, wie es schematisch in der Fig. 4 dargestellt ist und wenn Signale

V und V„ fester Größe durch die Modulatoren 101 und 102 se *

an die SIN- und COS-Wicklungen geliefert werden, verändert der Rotor 27 die Permeanzen der Pfade für den magnetischen Fluß, welcher in den Zähnen 1 his 12 durch die Primär-Spulen 61 bis 72 induziert wird, sinusförmig und moduliert dadurch die augenblicklichen Spannungen vt sinusförmig, welche in den Sekundär-Wicklungsspulen 81 bis 92 der Phasenwicklung durch den magnetischen Fluß in den Zähnen 1 bis 12 mit der Drehfrequenz der Welle 30 induziert werden. Die Größe der Hochfrequenzspannungen, welche in den Sekundärwicklungen der Phase A, B und C induziert werden und ebenso die Größe der sinusförmigen Modulations-Hüllkurven VT

können ohne Phasenwinkel-Änderung durch Einstellung der Abgriffe auf den Potentiometern 107 und 108 in einem festen Verhältnis selektiv verändert werden, um die Größe V und

V zu verändern . Der Phasenwinkel der Modulations-Hüllkurven VT der Signale, welche in den Dre!phasen-Sekundär-Wicklungen induziert werden, kann durch die Einstellung der relativen Größen der Signale Y_n und Y_a selektiv ver-

c s

ändert werden, und die Frequenz der Ausgangssignale ist durch Änderung der Drehgeschwindigkeit der Welle 30 selektiv veränderbar.

Insofern als die Ausgangssignale VT _ in ihrer Größe, Phase und Frequenz selektiv veränderbar sind, ist es offensichtlich, daß der beschriebene Drehinduktor, bzw. Vektoraddierer 59 besonders dazu geeignet ist, Erreger- oder Steuereinrichtungen 35 zu regeln, wie beispielsweise einen Frequenzumformer, welcher nur in Blockform dargestellt ist, welcher jedoch Thyristoren umfaßt, welche die elektrische Stromversorgung von den Samme1schienen X, Y und Z zum Synchronmotor 34 regeln, um die Geschwindigkeit des Motors 34

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mit veränderbarer Geschwindigkeit zu regeln. Nach der Darstellung in der Pig. 4 sind die Sekundär-Wicklungen des Drehinduktors 59 der Phase A, B und 0 durch leiter 95, und 97 mit Motorsteuereinrichtungen 55 verbunden, wobei die leiter jeweils mit den Sekundär-Spulen 81, 85 und 89 gekoppelt sind, und diese Sekundär-Wicklungen der Phase A, B und C sind nach der Darstellung durch den leiter 100 im Stern geschaltet, welcher mit einer Seite der Spulen 90, 82 und 86 verbunden ist.

Wie aus der Pig. 4 hervorgeht, kann die Polarität von jedem der Signale Y_a und Y_n zu den SIN- und COS-Erreger-Wicklungen

SO

durch selektive Bewegung der Abgriffe der Potentiometer und 107 umgekehrt werden, wobei der Phasenwinkel um 360 Grad verändert werden kann. Obwohl die Ausführungsform der Pig. 4 so dargestellt ist, als ob der Rotor 27 direkt mit dem Zweipol-Motor 34 gekoppelt ist, kann diese Ausführungsform offensichtlich auch mit einem Motor verwendet werden, welcher eine beliebige Anzahl von Polpaaren aufweist, wenn zwischen dem Motor und dem Rotor 27 eine entsprechende Übersetzung verwendet wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist ein Dreiphasen-Drehinduktor, bzw. -Vektoraddierer mit drei Polpaaren, welcher seine Hauptanwendung in einem Geschwindigkeitseinstellsystem für einen Dreiphasen-Sechspol-Synchronmotor besitzt, welcher direkt mit dem Vektoraddierer gekoppelt ist, wie es in der gleichzeitig eingereichten Anmeldung "Elektromotor-Antriebssystem für Fahrzeuge" beschrieben ist.

Nach der Darstellung in der Pig. 7 besitzt ein Synchronmotor 111 eine Dreiphasen-Ankerwicklung oder -Statorwicklung 115 und eine Feldwicklung 118. Ein Frequenzumformer oder ein Zyklokonverter 126 formt die konstante Frequenz und die konstante Spannung auf den Dreiphasen-Sammelschienen

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A, B und C in einen Wechselstrom mit variabler Frequenz, variabler Spannung und variabler Phase um, welcher an die Ankerwicklung 115 geführt wird, um das Drehmoment und die Geschwindigkeit des Motors 111 zu regeln.

Der Yerschiebungswinkel DT zwischen der eingeprägten Klemmenspannung VT und der Erregerspannung ED ist durch den synchronen Impedanzabfall IaZs verursacht und ist in der Mg. 9 dargestellt, welche ein Vektordiagramm für ein einstellbares Synchronmotor-System der oben genannten gleichzeitig eingereichten Anmeldung für Nennlast bei der Grund™, geschwindigkeit an der unteren Grenze des Geschwindigkeitsbereiches ist. Der Verlagerungswinkel DT ändert sich von Null beim Stillstand bis auf etwa 90 Grad, wie es in der Fig. 8 dargestellt ist, welche die gewünschte Veränderung in der Motorklemmenspannungsgröße VT und des Phasenwinkels DT mit der Motorgeschwindigkeit graphisch darstellt, um von der Grundgeschwindigkeit bis zur Höchstgeschwindigkeit eine konstante Leistungsabgabe zu erreichen.

Um die Rotorpole des Motors 111 im Tritt mit den rotierenden Statorpolen zu halten muß die Frequenz der Klemmenspannung, welche an die Statorwicklung 115 angelegt ist, zu allen Zeiten mit der Rotorgeschwindigkeit synchron verlaufen und es muß weiterhin die Klemmenspannung VT bei allen Motorgeschwindigkeiten um den Verschiebungswinkel DT vorauseilen, wie es in der Fig. 8 dargestellt ist. Es muß weiterhin die Größe VT der Klemmenspannung, welche an die Statorwicklung 115 gelegt ist, als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit geregelt werden, wie es in der Fig. dargestellt ist.

Die gewünschte Veränderung in der Größe VT und im Phasenwinkel DT der Spannung, welche an die Statorwicklung 115 gelegt werden soll, kann graphisch mit einer Kurve variabler Parameter dargestellt werden, wie es die Fig. 10 zeigt,

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in welcher die Motorgeschwindigkeit der variable Parameter und die Größe VT und der Phasenwinkel DT der Radiusvektor, "bzw. der vektorielle Winkel der Polarkoordinaten der Kurve sind. Eine US-Anmeldung Serial No. 743.873 vom 10. Juli 1968 beschreibt eine Motor-Steuereinrichtung 106 (in Pig. 7 als gestricheltes Rechteck dargestellt), welche die Erfindung anwendet und außerdem eine Einrichtung umfaßt, um erste und zweite Wechselstromsignale abzuleiten, welche in Übereinstimmung mit den rechtwinkligen Koordinaten y und χ einer in der Pig. 10 dargestellten Kurve als Sinus- und Kosinus-Signale V und V₀ bezeichnet werden. Die Motor-Steuereinrichtung 106 empfängt über eine Leitung 127 von einem Tachometer 128 ein Geschwindigkeitssignal, welches der Geschwindigkeit des Synchron-Motors 111 propotional ist und umfaßt eine Punktionsgenerator-Einrichtung 110, welche in Blockform dargestellt ist, die Gleichstromsignale ableitet, welche den rechtwinkligen Koordinaten y und χ einer in der Pig. 10 dargestellten Kurve proportional sind und welche ein Hochfrequenz-Trägersignal von einem Oscillator 112 in den Modulatoren 113 und 114 modulieren. Die Weehselspannungs-

Sinus- und -Kosinus-Ausgangssignale V_ und V_n von den Μοβ c

dulatoren 113 und 114 werden in den Leistungsverstärkern 116 und 117 verstärkt.

Die Motor-Steuereinrichtung 106 empfängt außerdem ein Leistungssignal von einem Potentiometer 119, welches einen beweglichen Arm besitzt, welcher durch ein Leistungspedal betätigt wird, welches dem gewünschten Pegel der Leistungsabgabe vom Synchronmotor 111 proportional ist und die Größe der Wechselspannungs-Sinus- und -Kosinus-Ausgangssignale V und Y_n als Punktion des Leistungssignals verändert. Jede Stellung des Leistungspedals 120 ist durch eine verschiedene Kurve in der Pig. 10 dargestellt, welche die gewünschte Größe der Motorklemmenspannung VT und den Verschiebungswinkel DT in Polarkoordinaten graphisch darstellt. Alle

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solche Kurven besitzen die gleiche Form, und die Fig. 10 zeigt in durchgezogener Linie eine Kurve, welche mit "Nennleistung" "bezeichnet ist und der voll niedergedrückten Stellung des Leistungspedals 120 entspricht und in gestrichelter Linie eine Kurve, welche mit "reduzierte Leistung" bezeichnet ist und einer teilweise niedergedrückten Stellung des Leistungspedals 120 entspricht.

Die bevorzugte Ausführungsform des Drehinduktors, Vektoraddierers oder Winkelsensors wie 121 der Erfindung empfängt die Wechselspannungs-Sinus- und -Kosinus-Signale V und V

S C _s

(welche die rechtwinkligen Koordinaten y und χ einer Kurve der Pig. 10 darstellen) und liefert ein Dreiphasen-Ausgangssignal zur Steuerung eines Zyklokonverters 126, welches in Frequenz, Größe und Phasenwinkel ein Abbild der gewünschten Klemmenspannung VT ist, welche an die Statorwicklung 115 gelegt werden soll, um die im Motor-Rotor erzeugten Pole im Gleichlauf mit den magnetischen Polen des Stators zu halten und um über den Geschwindigkeitsbereich eine konstante Leistungsabgabe vom Motor 111 zu gewährleisten. Der Winkelsensor 121 umfaßt erste und zweite Primär- oder Erreger-Wicklungen SIN und COS, vorzugsweise in 90-Grad-Verschiebung, die als Sinus-, bzs. Kosinus-Wicklungen bezeichnet werden, die (über in Blockform dargestellte Relais) durch die Wechselstrom-Sinus- und -Kosinus-Signale V_ und V_ in Übereinstimmung mit den rechtwinkligen Koordinaten y und χ einer Kurve der Pig. 10 von den Leistungsverstärkern 116 und 117 erregt werden. Der Winkelsensor 121 umfaßt Dreiphasen-Sekundär- oder -Ausgangs-Wicklungen 130X, 130Y und 130Z, die induktiv mit den Erregerwicklungen SIN und COS und einem ferromagnetischen Rotor 125 gekoppelt sind, welcher direkt mit dem Motor 111 gekoppelt ist, der den magnetischen Pluß sinusförmig verändert, welcher die Erregerwicklungen SIN und COS sowie die Ausgangswicklungen 130X, 130Y und 130Z bei seiner Drehung koppelt.

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Die Größe der sinusförmigen Modulations-Hüllkurven VT _s der Hoehfrequenzsignale, welche in den Ausgangs-Phasenwicklungen.13OX, 13OT und 130Z induziert werden, ändert sich mit der Motorgeschwindigkeit nach der in der Fig. 8 dargestellten Weise. Das Trägersignal wird von den Dreiphasen-Ausgangssignalen VT₈ in einem Demodulator 122 vom Ring-(Dyp entfernt, und die demodulierten Signale erzeugen (in Kombination mit modifizierten Spannungen von den Phasen A, B und G des Generators G) Auftastsignale in einem Zündkreis 120 zur Steuerung des Zündens der Thyristoren des Zyklokonverters 126, wie es in der oben genannten gleichzeitig eingereichten Anmeldung beschrieben ist.

Wenn der Winkelsensor-Rotor 125 stationär gehalten würde und wenn die Winkelsensorsteuerung 106 die Sinus- und Kosinus-Wicklungen SIN und COS mit Wechselspannungssignalen V und

Y_n mit fester Größe und in Phase erregen würde, würden die um 90 Grad verschobenen Sinus- und Kosinus-Wicklungen SIN und COS magnetische Flüsse von fester Größe erzeugen, welche die Dreiphasen-Sekundär-Wicklungen 130X, 130Y und 130Z induktiv koppeln und wurden darin Signale fester Größe induzieren. Die Permeanzen der Pfade für den magnetischen Fluß, welcher durch die Sinus- und Kosinus-Wicklungen SIN und COS erzeugt wird (und der Spannungspegel der Signale fester Größe, welcher in den Dreiphasen-Sekundär-Wicklungen 130X, 130T und 130Z induziert wird), sind eine Funktion der Stellung des Winkelsensor-Rotors 125. Wenn sich der Winkelsensor-Rotor 125 dreht, sind die Trägerfrequenz-Ausgangsspannungen vt_, welche in den Sekundär-Phasenwicklungen 130X, 130Y und 130Z induziert werden, in ihrer Amplitude nicht mehr fest, sondern besitzen vielmehr eine Modulation mit einer Frequenz, welche eine Funktion der Geschwindigkeit des Motors 111 ist. Die Hüllkurven VT₀ des Signals, welches in den Phasenwicklungen 130X, 130Y und 130Z induziert wird, sind um 120 elektrische Grad versetzt und zwar

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wegen der physikalischen Anordnung dieser Wicklungen auf dem Winkelsensor-Stator 131, wie nachfolgend beschrieben wird.

Der Synchron-Motor 111 besitzt Torzugsweise sechs Pole. Da der Winkelsensor-Rotor 125 mit dem Rotor des Motors 111 direkt gekoppelt ist, hat der Winkelsensor 121 vorzugsweise drei Polpaare. Eine bevorzugte Ausführungsform des Dreiphasen-Drehinduktors, -Vektoraddierers oder -Winkelsensors wie 121 mit drei Polpaaren, welche für den Einbau in das Motor-Steuersystem für den Synchron-Motor einstellbarer Geschwindigkeit der Fig. 7 geeignet ist, wird in den Pig,

II bis 13 dargestellt und umfaßt einen ringförmigen Stator 131, welcher vorzugsweise auf dem Ende eines Gehäuses (nicht dargestellt) des Motors 111 befestigt ist und eine Vielzahl von aufeinandergelegten ringförmigen Lamellen 132 aus ferromagnetischem Material besitzt, von denen jede 36 radial nach innen gerichtete Zähne 133 aufweist. Eine Primär-Spule 135, welche einen Teil der Erreger-Wicklung SIN oder der Erreger-Wicklung COS bildet und mindestens eine Sekundär-Spule 137, welche einen Teil von einer der Sekundär-Phasenwicklungen 130X, 130T und 130Z bildet, umgeben jeden Zahn 133 und sind induktiv durch einen ferromagnetischen Zahn gekoppelt. Die Primär-Spulen 135 sind vorzugsweise an den Luftspalt angrenzend angeordnet. Die Permeanz des Pfades für den magnetischen Fluß in einem Zahn 133 (und somit die Größe des magnetischen Flusses, welcher die Primär-Spule 135 und die Sekundär-Spule 137 koppelt, welche den Zahn 133 umgeben) verändert sich, wenn der ferromagnetische Rotor 125, welcher drei auf dem Umfang verteilte Keulen 139 besitzt (d.h., die gleiche Anzahl wie der Motor

III Polpaare besitzt), von dem Motor 111 gedreht wird. Die Keulen 139 besitzen den kleinsten Luftspaltabstand zu den Zähnen 133, und die radial nach innen gerichteten Täler 141 mit größerem radialem Abstand von den Zähnen 133 treten

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zwischen den Keulen 139 auf* Der magnetische Fluß durch die Primär- und die Sekundär-Spulen 135 und 137, welche auf dem Zahn 133 gewickelt sind, ist ein Maximum, wenn eine Keule 139 auf dem Rotor 125 dem genannten Zahn gegenübersteht (und der Luftspalt zwischen dem Rotor 125 und dem Zahn ist somit ein Minimum) und ist ein Minimum, wenn ein Tal 141 zwischen den Keulen 139 einem Zahn 133 gegenübersteht. Die Kontur des Rotors 125 ist vorzugsweise so gewählt, daß die Permeanzen des magnetischen Flußpfades durch die Zähne 1 bis 36 und über den luftspalt in den Rotor 125 sich im wesentlichen über einem konstanten Grundfluß derart sinusförmig ändern, daß auf diese Weise eine sinusförmige Veränderung im gegenseitigen Kopplungsfluß durch die Primär-Spule 135 und die Sekundär-Spule 137 auf jedem Zahn 133 erfolgt,· wenn sich der Rotor 125 dreht.

Die Primär-Wicklung COS kann die in Reihe geschalteten Primär-Spulen 135 umfassen, welche auf ungerade numerierten Zähnen wie 1, 3, 5, 7, 9 usw. gewickelt sind, (siehe Fig. 13), beginnend auf Zahn 1 mit den aufeinanderfolgenden Spulen 135, welche in entgegengesetzten Richtungen gewickelt oder geschaltet sind. Die Primär-Wicklung SIN, welche um eine halbe Polteilung oder um 90 elektrische Grad (30 mechanische Grad) gegen die Primär-Wicklung COS versetzt ist, kann die in Reihe geschalteten Primär-Spulen 135 enthalten welche auf gerade numerierten Zähnen wie 4, 6, 8, 10, 12 usw. gewickelt sind, beginnend mit dem Zahn 4, mit den aufeinanderfolgenden Sputen 135, welche in entgegengesetzten Richtungen gewickelt oder geschaltet sind. Magnetischer Fluß wird in entgegengesetzten Richtungen in den Zähnen induziert, auf welche aufeinanderfolgende Spulen von jeder Primär-Wicklung gewickelt sind, beispielsweise ist Zahn 4, welcher eine SIN-Wicklungsspule 135 trägt, ein positiver Zahn, und der magnetische Fluß darin ist willkürlich als radial nach außen gerichtet dargestellt, während

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der Zahn 6, welcher eine SIN-Wicklungsspule 135 trägt, ein negativer Zahn ist, und die Richtung des magnetischen Flusses ist als nach innen gerichtet dargestellt,

Fig. 13 ist eine schematische ebene Abwicklung des Winkelsensor-Stators 131 und Rotors 125 und zeigt die Keulen 139 gegenüber den Zähnen 4, 16 und 28. Die Länge der Zähne 133 ist in der Fig. 13 übertrieben, und die Spulen 135 und 13? sind eher schematisch als in ihrer eigentlichen Stellung entlang den Zähnen 133 dargestellt (z.B. sind die Primär-Spulen 135 auf dem inneren radialen Teil der Zähne 133 dargestellt), um das Verständnis der Spulenverbindungen zu erleichtern, und nur die Spulen 137 für die Einphasen-Sekundär-Wieklung 13OT und die augenblicklichen Wechsel-'spannungen, welche in diesen Spulen induziert: werden, wenn nur die Wicklung SIN erregt ist, sind in Bezug auf die Mittellinien der Keulen "139 des sich drehenden Rotors 125 dargestellt. Die Sekundär-Phasenwicklung 130T kann mit einer Spule 137 auf dem Zahn 1 beginnen. Die Sekundär-Phasenwicklung 13OZ (in der Fig. 13 nicht dargestellt) kann mit einer Spule 137 auf dem Zahn 5 beginnen, welcher um 120 elektrische Grad (40 mechanische) gegen den Zahn 1 versetzt ist. Die Sekundär-Phasenwicklung 130X (in der Fig. 13 nicht dargestellt) kann mit einer Spule 137 auf dem Zahn 9 beginnen, welcher um 120 elektrische Grad gegen den Zahn 5 versetzt ist. Die Sekundär-Phasenwicklungen 130X, 130Ϊ und 130 Zsind ähnlich, und es wird nur die Phasen-Wicklung 130T beschrieben.

Wenn die Zähne 1 bis 12 als ein Polpaar betrachtet werden, kann die Sekundär-Phasenwicklung 130Ϊ für ein solches Polpaar die in Reihe geschalteten und in entgegengesetztem Sinne erregten Spulen 137 auf ungerade numerierten "Kosinus"-Zähnen 1 und 7 um eine Polteilung (180 elektrische Grad) entfernt umfassen, beginnend auf Zahn 1 mit einer Spule 137

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auf einem positiven Zahn 1 und der zweiten Spule 137 auf einem negativen Zahn 7, welche in subtraktiver Beziehung zueinander gewickelt sind, in Reihe geschaltet mit den Spulen 137 auf gerade numerierten "Sinus"-Zähnen 4 und 10 eine Polteilung entfernt beginnend auf Zahn 4 (um 90 elektrische Grad gegen den Zahn 1 versetzt) mit einer Spule auf einem positiven Zahn 4 und der anderen Spule 137 auf einem negativen Zahn 10 und in Reihe gegeneinander gewickelt. Ein einzelnes Polpaar der Sekundär-Phasenwicklung 130Y umfaßt somit ein erstes Paar von subtraktiv erregten Spulen auf negativen und positiven Zähnen 4 und 10, welche um 180 " elektrische Grad versetzt sind und SIN-Wicklungsspulen tragen, welches in Reihe mit einem zweiten Paar von subtraktiv erregten Sekundär-Spulen 137 auf positiven und negativen Kosinus-Zähnen 1 und 7 geschaltet ist, welche um 180 elektrische Grad gegeneinander versetzt sind und COS-Wicklungsspulen tragen und ebenfalls um 90 elektrische Grad gegen das erste Paar versetzt sind.

Die Sekundär-Spulen 137 von allen drei Polpaaren der Phasen Sekundär-Wicklung 130Y sind nach der Darstellung in der Pig. 13 in Reihe geschaltet, d.h. die Spulen 137 auf den Zähnen 1, 4, 7 und 10 (was willkürlich als ein Polpaar be- Λ zeichnet wurde) sind mit den Spulen 137 auf den Kosinus-Zähnen 13 und 19 und auf den Sinus-Zähnen 16 und 22 eines zweiten Polpaares in Reihe geschaltet und sind weiterhin in Reihe geschaltet mit den Spulen 137 auf den Kosinus-Zähnen 25 und 31 und'auf den Sinus-Zähnen 28 und 34 eines dritten Polpaares.

Unter der Annahme, daß ein Wechselspannungssignal Y_Q an die Primär-Wicklung SIN gelegt ist und daß kein Signal an die Primär-Wicklung COS gelegt ist, stellt die Pig. 13 einige Perioden der augenblicklichen Trägerfrequenzspannungen ν dar, welche in den Sekundär-Spulen 137 auf den positiven

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Zähnen 4, 16 und 28 induziert werden, wenn die Keulen 139 nach der Darstellung diesen Zähnen gegenüberstehen und zeigt weiterhin einige Perioden der augenblicklichen Trägerfrequenzspannungen V_n, welche bei dieser Rotorstellung in den Sekundär-Spulen 137 auf den negativen Zähnen 10, 22 und 34 induziert werden. Die Pig. 13 zeigt weiterhin in Schraffur die eine Halbperiode der augenblicklichen Spannungen v_ni, welche in den Spulen auf den negativen Zähnen 10, 22 und 34 induziert werden, welche entgegengesetzt und subtrahiert sind von der Halbperiode der augenblicklichen Spannungen ν . (durch entgegengesetzte Schraffur dargestellt), welche in den Spulen auf den positiven Zähnen 4, 16 und 28 induziert werden, um die resultierende Halbperiode vt zu erzeugen, welche durch gekreuzte Schraffur dargestellt ist. Die sinusförmige Modulations-Hüllkurve V. der Hochfrequenz-Wechselspannungs-Spitzensignale ν , welche in den Sekundär-Spulen 137 der Sekundär-Phasenwicklung 130Y auf den positiven Zähnen 4, 16 und 28 induziert wird, ist in der Pig. 13 in durchgezogener Linie dargestellt. Die Modulations-Hüllkurve V^₀ der Wechselspannungssignale ν -, welche in den Sekundär-Spulen 137 auf den negativen Sinus-Zähnen 10, 22 und 34 induziert werden, ist in gestrichelter Linie dargestellt, und die sinusförmige Modulations-Hüllkurve VT der resultierenden Hochfrequenz-Spannung vt , s s

welche in der Sekundär-Phasenwicklung 130Y induziert wird, ist in strichpunktierter Linie dargestellt.

Da jedes Polpaar der Sekundär-Phasenwicklung 130Y in Reihe geschaltete Spulen 137 besitzt, welche die Sinus-Zähne-ebenso wie die um 90 Grad versetzten Kosinus-Zähne verbinden, ist das Ausgangssignal, welches durch die Sekundär-Phasenwicklung 130Y erzeugt wird, wen die SIN- und die COS-Erreger-Wicklungen mit Signalen V und V erregt werden, die Vektorsumme solcher Signale. Die Signale V_fl und V_ß, welche die SIN- und die COS-Wicklungen erregen, können durch die senkrechten

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Vektoren V_g und V₀ schematisch dargestellt werden, wie es in der Pig. 6 gezeigt ist (was bereits oben in Bezug auf die Vektoraddiererausführung der Pig. 2 beschrieben wurde). Eine Änderung in der Stellung des Leistungspedals 120 (oder in der Geschwindigkeit des Motors 111, welche den Ausgang des Tachometers 128 verändert) ändert die Ampere-Windungen der SIN- und COS-Erreger-Wicklungen und kann somit dafür in Betracht gezogen werden, die Länge der Vektoren V und V. zu ändern. Das Ausgangssignal, welches in se

der Sekundär-Phasenwicklung 13OY durch Signale gleicher Größe V = 1,0 und V = 1,0 induziert wird, kann durch den resultierenden Vektor VT dargestellt werden, welcher eine

Größe von ηζ mal V oder V besitzt und gegen beide um 45 Grad versetzt ist, wie es in der Pig. 6c dargestellt ist. Die in der Pig. 6c gestrichelten Vektoren stellen die Bedingung dar, bei welcher die Signale V_a und V_n zu den Primär-Wicklungen SIN und COS im Vergleich zu denjenigen Signalen verdoppelt sind, welche durch die durchgezogenen Vektoren V =1,0 und V_Q = 1,0 dargestellt sind und veranschaulicht, daß das resultierende Signal VT₀, welches in der Sekundär-Phasenwicklung 130Y induziert wird, vergrößert werden kann, indem der gleiche Verschiebungswinkel DT aufrechterhalten wird, indem die Signale V und V in gleicher Weise verändert werden.

Wenn die Erreger-Wicklung COS alleine erregt wird und an die Wicklung SIN das Signal Null angelegt wird, ist die resultierende Spannung VT , welche in der Sekundär-Phasenwicklung 130Y induziert wird, zu dem Signal V_ft proportional und mit diesem Signal in Phase, welches die COS-Wicklung nach der Darstellung in der Pig. 6b erregt. Wenn das Signal Null an die COS-Wicklung gelegt ist und die SIN-Erreger-Wicklung mit einem Signal V_e erregt ist, ist die resultierende Spannung VT , welche in der Sekundär-Phasenwicklung 130Y induziert wird, zu dem Sinus-Signal V_ proportional und mit

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diesem Signal in Phase, wie es in der Pig. 6a dargestellt ist. Die Pig. 6d veranschaulicht, daß die Modulations-Hüllkurve VT der Spannung, welche in der Sekundär-Phasenspule 13OY des Winkelsensors induziert wird, über einen Winkel von 60 Grad verschoben werden kann, indem die Wicklung SIN auf eine relative Größe von 0,866 erregt wird und die Wicklung COS auf eine relative Größe von 0,5 erregt wird. Die Modulati ons-Hüllkurve VT des resultierenden Signals, welches

in der Sekundär-Phasenwicklung 13OY induziert wird, besitzt eine Größe von y (0,5) + (0,866) =1,0 und ist gegen das Kosinus-Signal V_ um 60 Grad versetzt.

Die Größe und der Phasenwinkel der Spannungen "ViE,,, welche in den Sekundär-Phasenwicklungen 130X, 130Y und 130Z des Winkelsensors induziert werden, können in ihrer Größe verändert werden und können auch in ihrer Phase bis zu 90- Grad verschoben werden (oder bis zu 130 Grad, wenn die Einrichtung zur Ableitung von V und V in ihrer Polarität umgekehrt werden kann), indem die relative Größe der Signale V und

V_n zu den Primär-Wicklungen SIN und COS des Drehinduktors, bzw. Vektoraddierers 121 verändert wird. Insofern als das Eingangssignal zum Zyklokonverter 126 und die Ausgangsspannung VT davon, welche an die Motorstatorwicklung 115 gelegt werden, durch die Ausgangssignale VT₈ von den Sekundär-Phasenwicklungen 130X, 130Y und 130Z gesteuert werden, ist es möglich, die Größe VT und den Phasenwinkel DT der Spannung zu kontrollieren, welche in Übereinstimmung mit den Kurven der Pig. 8 an die Motorstator-Wicklung 115 gelegt wird, indem die Signale V_a und V. in geeigneter Weise auf die Wicklungen SIN und COS programmiert werden und zwar als Punktionen der Stellung des Leistungspedals 120 und des Ausgangs des Tachometers 128, welcher die Motorgeschwindigkeit mißt.

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- 37 Die Erregerspannungen V und Y_n, welche an die Erreger-

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wicklungen SIN und COS des Motor-Steuersystems für veränderliche Geschwindigkeit der oben genannten gleichzeitig eingereichten Anmeldung gelegt werden, welches die bevorzugte Ausführungsform der Fig. 11 bis 13 darstellt, sind Trägerfrequenzsignale, welche in ihrer Größe selektiv veränderbar sind, um die Steuerung der Motorgeschwindigkeit bis auf Hull Umdrehungen pro Minute hinunter zu gestatten. In alternativen Motor-Steuersystemen für veränderliche Geschwindigkeit, bei welchen die untere Grenze des Geschwindigkeitsbereiches wesentlich über Hull liegt, kann die Trägerfrequenz eliminiert werden, und Gleichstromsignale T und V von selektiv veränderbarer Größe können die Erreger-Wicklungen SIH und COS erregen. Der Dreiphasen-Drehinduktor oder -Vektoraddierer für ein solches Motor-Steuersystem, welches die Erregersignale V und V verwendet, ist einfacher als die Ausführungsform, welche Wechselstrom-Erregungssignale verwendet, und die Fig. 14 ist eine schematische ebene Abwicklung von einem Polpaar des ferromagnetischen Stators 136 mit 36 Zähnen, und die Wicklungen einer solchen Ausführungsform verwenden Gleichstrom-Erregersignale.

Gleiche Elemente von alternativen Ausführungsformen der Erfindung sind mit denselben Bezugszahlen versehen, und Elemente, welche den Elementen der Ausführungsform der Fig. 11 bis 13 ähnlich sind, jedoch leichte Unterschiede aufweisen, sind ebenfalls mit der gleichen Bezugszahl versehen, wobei jedoch eine Strich-Bezeichnung hinzugefügt ist. Da es sich bei den Erreger-Signalen V_ und Y_n nicht um Wechsel-Spannungssignale handelt, treten in den Statorzähnen 1 bis 36 keine magnetischen Fluänderungen auf, wenn der Rotor 125 still0teht, und es werden in den drei Sekundär-Phasenwicklungen 13OX¹, 130Y¹ und 130Z¹ keine Ausgangssignale induziert. Die einzigen Signale, welche in den Sekundär-Phaseawicklungen erzeugt werden, werden als Ergebnis der

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Plußveränderungen induziert, welch© durch, die Kontur des rotierenden ferromagnetische:!. Eotors 125 erzeugt werden,, Da keine Spannungen als Ergebnis eia@r Änderung der Erregersignale induziert werden» werden in -den Sekundär-Phasenwicklungen keine Spannungen dadurch erzeugt _s daß der "G-rund"-Fluß die Sekundär™Spulen koppelt» und es igt folglich überflüssig, zwei Sekundär-Spul en. auf positiven und negativen Zähnen in Heine gegeneinander zu schalten, um des. Effekt des Grundflusses zu kompensieren.,; wie es in der bevorzugten Ausführungsform der Figo 11 Ms 13 erforderlich ist» Polglich ist bei der Ausflüarmagsform der Mg₀ 14? welche Gleichstrom-Erregungssignale verwundet, abs? die Hälfte der Primär-Spulen 135 und der Selmnäär-Spulen 137 erforderlich wie in der Ausführungsform der fig„ 11 bie 13»

Die Spulen 135 der Primär-Wicklung GOS können auf jedem vierten gerade numerierten Zahn wie 4» 8_S 12, 16 usw» angeordnet sein, und die Spulen 135 der Primär-Wicklung SIN können auf jedem vierten ungerade numierten Zahn wie 1, 5, 9, 13 usw. angeordnet sein (vorzugsweise jedoch eher an den luftspalt angrenzend als nach der Zeichung radial nach innen gerichtet). In dieser Ausführungsform sind alle der Zähne

1, 5, 9, 13 usw. sowie 4₉ 8, 12 usw., welche in durchgezogener Linie dargestellte Primär-Spulen 135 tragen, positive Zähne, und der magnetische Iluß verläuft durch die Zähne 2, 3, 6, 7, 10, 11 usw. jsurüeks, welche keine Spulen tragen.

Um den Rückfluß in definierte Pfade zu zwingen, ist es vorzuziehen, daß die PriMär-Spulen 135' auch- auf den Zähnen

2, 3, 6, 7, 10, 11 usw. angeordnet sind, wie es mit unterbrochenen Iiinien dargestellt ist-. In einem Winkelsensor mit einer geraden Anzahl von Polpaaren ist @s jedoch möglich, durch geeignete Yerbiaduag ä@r Primär-Spulen 135 sowohl die Spulen 135% welch© mit ra.terteQeii©m@xi Maien dargestellt sind, als auch di© gähne 2₉ 3, β_Ρ 7₈ 10 mad 11 au eliminieren« Die Sekund&^Ehasenwicklung 1301° kaan bestehen aus

in Reihe geschalteten Spulen 137 auf einem Sinus-Zahn und einem Kosinus-Zahn des ersten Polpaares auf den Zähnen 1 und 4, in Reihe geschaltet mit den Spulen 137 auf einem Sinuszahn 13 und einem Kosinus-Zahn 16 des zweiten Polpaares (nicht dargestellt), in Reihe geschaltet mit den Spulen 137 auf einem Sinus-Zahn 25 und einem Kosinus-Zahn 28 des dritten Polpaares (nicht dargestellt). In ähnlicher Weise kann die Sekundär-Phasenwicklung 13OY¹ gegen die Phasenwicklung 13OX¹ um 120 elektrische Grad versetzt sein und bestehen aus in Reihe geschalteten Spulen 137 auf dem Sinus-Zahn 5 und auf dem Kosinus-Zahn 8 des ersten Polpaares, in Reihe geschaltet mit den Spulen 137 auf einem Sinus-Zahn 17 und einem Kosinus-Zahn 20 des zweiten Polpaares (nicht dargestellt) und in Reihe geschaltet mit den Spulen 137 auf einem Sinus-Zahn 29 und einem Kosinus-Zahn 32 des dritten Polpaares (nicht dargestellt). In ähnlicher Weise umfaßt die Sekundär-Phasenwicklung 130Z' die in Reihe geschalteten Spulen 137 auf den Sinus-Zähnen 9» 21 und 33 und auf den Kosinus-Zähnen 12,.24 und 36. Es ist zu erkennen, daß 18 Zähne nicht von Sekundär-Spulen umgeben sind und zwar die Zähne 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14 usw.

Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Wechselstromausführungen sollte bemerkt werden, daß die Spannungen, welche in den Spulen 137 der Gleichstromausführung der Pig. 14 induziert werden, nicht in der Stellung ein Maximum sind, in welcher die Permeanz ein Maximum ist, wenn die Rotorkeule einem Zahn gegenübersteht, sondern vielmehr um 90 elektrische Grad verschoben, wenn das Änderungsmaß des Luftspaltes ein Maximum ist. Eine Spannungskomponente, welche nur durch die Drehung des Rotors verursacht wird, ist in den oben beschriebenen Wechselstromausführungen ebenfalls vorhanden, eine solche Komponente kann jedoch vernachlässigt werden, wenn die Wechselstrom-Erregerfrequenz wesentlich höher liegt als die Drehfrequenz, z.B., wenn die Signale V_ und V_ mit

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10 kHz moduliert werden und die Motor-Drehgeschwindigkeit im Bereich von Null Ms 250 Umdrehungen pro Sekunde liegt.

Die bevorzugte Ausführungsform der Mg. 11 bis 13 besitzt abwechselnd Sinus- und Kosinus-Zähne in 10-Grad-Intervallen, wobei die Sinus-Zähne in der "magnetisch neutralen" Zone der Kosinus-Zähne angeordnet sind und umgekehrt. Wegen der veränderlichen Permeanzen der Luftspalte, welcher durch den Rotor 125 mit den Zähnen 133 gebildet wird, besteht eine gewisse gegenseitige Beeinflussung zwischen den Feldern des magnetischen Flusses, welche durch die Primär-Spulen 135 auf den Sinus- und Kosinus-Zähnen erzeugt werden. Die Mg. 15 veranschaulicht eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Dreiphasen-Drehinduktors, bzw. -Vektoraddierers der Fig. 11 bis 13, bei welcher jedoch solche gegenseitigen Beeinflussungen zwischen Sinus- und Kosinus-Zähnen vermieden ist. Ein erster aus Lamellen gebildeter ringförmiger ferromagnetischer Stator 150 besitzt vorzugsweise 18 radiale Sinus-Zähne 151, welche die Primär-Spulen 135 der Erreger-Wicklung SIN tragen und ist gegen einen zweiten aus Lamellen aufgebauten ringförmigen ferromagnetischen Stator 153 axial versetzt, welcher 18 Kosinus-Zähne 154 besitzt, welche die Primär-Spulen 135 der Erreger-Wicklungen COS tragen.

Drei um 120 Grad versetzte Sekundär-Phasenwicklungen sind in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform der Fig. 11 bis 13 vorgesehen, wobei jede Phasenwicklung Sekundär-Spulen 137 auf Sinus-Zähnen 151 umfaßt, welche in Reihe mit Sekundär-Spulen 137 auf Kosinus-Zähnen 154 geschaltet sind. Jedes Polpaar jeder Sekundär-Phasenwicklung besitzt ein Paar von in Reihe geschalteten Sekundär-Spulen 137 auf einem Paar von um 180 Grad bogenförmig versetzten positiven und negativen Sinus-Zähnen 151, welche in Reihe mit einem Paar .von ihrerseits in Reihe geschalteten Sekundär-Spulen 137 auf einem Paar von um 180 Grad bogenförmig versetzten po-

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sitiven und negativen Kosinus-Zähnen 154 verbunden ist, welche um 90 elektrische Grad gegen die Sinus-Zähne 151 bogenförmig versetzt sind. Die 120-Grad-Winkelversetzung zwischen den drei Sekundär-Phasenwicklungen wird durch die Umfangsverteilung der Sekundär-Spulen 137 auf den Zähnen 151 und 154 in analoger Weise zu der Ausführung der Fig. 11 bis 13 erreicht.

Die ferromagnetischen Rotoren 125* und 125 ^f' aus Silieiumstahl-Iamellen besitzen je drei axial angeordnete Keulen 139 (ähnlich wie die Rotoren 125 der Ausführung der Pig. 11 bis 13) und sind innerhalb des Stators 150, bzw. 153 drehbar angeordnet. Die Sekundär-Spulen 137 auf den Sinus- und den Kosinus-Zähnen 151 und 154 eines vorgegebenen Polpaares einer Sekundär-Phasenwicklung können alternativ axial angeordnet sein, und die Keulen 139 auf den Eotoren 125' und 125'', welche den SIIi- und OOS-Wicklungen zugeordnet sind, können bogenförmig um 90 Grad versetzt sein. Es ist erkennbar, daß diese Ausführungsform die gegenseitige magnetische Beeinflussung zwischen den durch die Primär-Wicklungen SIN und COS erzeugten Magnetfeldern wesentlich reduziert und somit unerwünschte harmonische Komponenten in der sinusförmigen modulierten Ausgangsspannung VT₀, welche in den Sekundär-Phasenwicklungen erzeugt wird, auf ein Minimum begrenzt.

Die physikalische Größe und die Effektivität eines erfindungsgemäßen Drehinduktors hängen weitgehend von einem luftspalt minimaler Abmessung zwischen dem Rotor und den Statorzähnen ab. Das Maß an Konzentrizität zwischen Rotor und Stator bestimmt den minimalen Luftspalt, und selbst ein hohes Maß an Konzentrizität kann nach Gebrauch durch Verschleiß und durch Ausdehnung der Komponenten in Folge einer Aufheizung durch den Motor 111 aufgehoben werden. Die Fig. 16 veranschaulicht eine sehr kompakte Ausführungsform

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mit einem extrem kleinen luftspalt zwischen Rotor und Zähnen, wobei der Rotor 125 direkt an einer Verlängerung 162 der Motorwelle angebracht ist und wobei das Winkelsensorgehäuse 163 den Stator 131 trägt, welcher mit radial nach innen gerichteten Zähnen 133 ausgestattet ist und von Lagern 167 getragen wird, deren innere laufringe 168 mit der Wellenverlängerung 162 im Eingriff stehen. Das Winkelsensorgehäuse 163 kann am Motorgehäuse 169 durch eine verhältnismäßig flexible Einrichtung befestigt sein, die als ein Stift 171 dargestellt ist und kann auf der Wellenverlängerung 162 durch das Lager 167 selbstausrichtend gestaltet werden, wodurch ein hohes Maß an Konzentrisität zwischen Rotor und Stator sowie die Vorteile einer sslbstzentrierenden Anordnung gewährleistet sind» Diese Vorteile können auch erreicht werden, wenn das Winkelsensorgehäuse 163 durch Lager 167 auf einer getrennten Welle befestigt ist, (nicht dargestellt), welche betrieblich mit einer flexiblen jedoch drehmomentenstarren Kupplung oder durch ein geeignetes Getriebe mit dem Motorrotor verbunden ist, und die letztgenannte Anordnung gestattet es, daß derselbe Winkelsensor mit Motoren verwendet wird, welche verschiedene Anzahlen von Polpaaren besitzen.

Die Pig. 17 veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Erregerwicklungen SIN und COS.auf etwa diametral gegenüberliegenden Seilen des Stators angeordnet sind, um die dazwischen auftretende gegenseitige Beeinflussung zu reduzieren und um die Anzahl der Zähne und Spulen zu reduzieren- Diese Ausführungsform veranschaulicht außerdem einen Drehinduktor, bzw. Vektoraddierer, bei welchem die zwei entgegengesetzt geschalteten Spulen, welche mit jeder Sekundär-Wicklung verbunden sind, und die durch den Grundfluß erzeugten Spannungen aufheben, auf Zähnen angeordnet sind, welche um einen anderen Winkel als 180 elektrische Grad versetzt sind.

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Die I\ig. 17 ist eine ebene Abwicklung eines Stators 160, welcher vorzugsweise ringförmige ferromagnetische lamellen aufweist, welche 18 radial nach innen gerichtete Zähne 1 bis 18 besitzen, wobei nur die Sekundär-Phasenwicklung 130T" für eine Phase dargestellt ist,

Die Erreger-Wicklung SIN kann die Primär-Spulen 135 auf sechs aufeinanderfolgenden Zähnen 12, 11, 10, 9, 8 und 7 umfassen, welche um 20 Grad (mechanisch) gegeneinander versetzt sind, wobei aufeinanderfolgende Spulen in entgegengesetzten Richtungen gewickelt oder geschaltet sind, so daß die Zähne 12, 10 und 8 positive Zähne und die Zähne 11, 9 und 7 negative Zähne sind. Die Erreger-Wicklung GOS kann die Primär-Spulen 135 auf den sechs Zähnen 6, 4, 2, 18, 16 und 14 umfassen, welche -um 40 Grad (mechanisch) gegeneinander versetzt sind, wobei aufeinanderfolgende Spulen in entgegengesetzten Richtungen gewickelt oder geschaltet sind, so daß die Zähne 6, 2 und 16 positive Zähne sind und dass die Zähne 4, 18 und 14 negative Zähne sind (vorzugsweise sind die Primär-Spulen 135 eher an die Iiuftspalte angrenzend angeordnet als auf dem inneren radialen Teil der Zähne, wie es dargestellt ist). Die Sekundär-Phasenwicklung 130T¹' kann die auf den positiven und negativen Kosinus-Zähnen 2 und 18 in Reihe gegeneinander geschalteten Spulen 137 umfassen, welche mit den Spulen 137 auf positiven und negativen Sinus-Zähnen 10 und 7, welche in subtraktiver Beziehung gewickelt sind, in Reihe geschaltet sind.

Die Sekundär-Spulen 137 auf positiven und negativen Sinus-Zähnen 10 und 7 sind um 60 mechanische oder 180 elektrische Grad gegeneinander versetzt, und heben somit die darin durch die Basiskomponente des magnetischen Flusses induzierten Spannungen auf.

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Die Pig. 17 zeigt die sinusförmige Veränderung in den Permeanzen P der magnetischen Flußpfade durch die Luftspalte zwischen dem Eotor 125 und den Zähnen 1 Ms 18„ Diese Figur zeigt außerdem die (demodulierte)resultierende sinusförmige Modulations-Hüllkurve VTgj^· der Hochfrequenzspannungen, welche in den Spulen auf den positiven und negativen Sinus-Zähnen 7 und 10 induziert sind, welche relativ zur Mittellinie des Zahns 10 dargestellt ist, und es ist zu erkennen, daß die resultierende Spannung VTgyjT gleich Null ist, wenn die Permeanzen der STußpfade durch die Zähne 7 und 10 gleich sind, und die Permeanz des Luftspaltes auf -der resultierenden Mittellinie zwischen den Spulen 137 auf den Sinus-Zähnen 7 und 10 ist ein Minimum, d„h„, wenn ein Rotortal 141 zwischen den Keulen 139 der resultierenden Mittellinie zwischen den Zähnen 7 und 10 gegenübersteht»

Die Fig„ 17 zeige weiterhin₉ daß das (demodulierte) resultierende Signal VTq₀₃ (dargestellt in Bezug auf die Mittellinie auf dem Zahn 2), welches in einander gegenüberstehenden Selnmdär-Spulen 137 auf um 120 Grad (elektrisch) versetzten positiven und negativen Kosinus-Zähnen 2 und 18 e-rzeng-'c ist, um 60 elektrische Grad aus der Stellung verr-choben ist, in welcher die Luftspalt-Permeanz gegenüber der Mittellinie zwischen den Zähnen 2 und 18 (d_oh„, auf der Mittellinie von Zahn 1) den Grundwert besitzt (d.h., wenn ein Tal 141 dem Zahn 1 gegenübersteht)« Diese "figur veranschaulicht weiterhin, daß die Größe des resultierendes! Signals VT₀₀₃ geringer ist als (d.h., SIN 60° = 0,866) diejenige des Signals VTg™ (mit der Annahme gleicher Signale V_n und V j welche an die SIN- und COS-Wicklungen gelegt sind und gleicher Spulenwindungen), weil-eine Verschiebung von 120 Grad zwischen den positiven und negativen Kosinus-Zähnen 2 und 18 besteht,welche die Spulen 137 auf der Sekundär=-Phasenwicklung 130T^il! tragen» Eine solche Reduktion in der Größe des Signals VT_GOß kann bei Bedarf

dadurch kompensiert werden, daß das Erreger-Signal V in

Bezug auf das Signal V vergrößert wird oder indem das

Windungsverhältnis zwischen Primär- und Sekundär-Spulen 135 und 137 auf den Kosinus-Zähnen verändert wird.

Es ist ersichtlich, daß die SIN- und COS-Erreger-Wicklungen um 90 elektrische Grad versetzt sind, weil die Mittellinie zwischen den positiven und negativen Kosinus-Zähnen 2 und 18 (d.h. beim Zahn 1) um 210 mechanische oder 90 elektrische Grad gegen die Mittellinie zwischen den positiven und negativen Sinus-Zähnen 10 und 7 versetzt ist (720 Grad minus 630 Grad). Folglich kann das resultierende Signal VT

(nicht dargestellt), welches in der Sekundär-Wicklung 130Y" induziert wird, als die Resultierende von zwei senkrechten Vektoren V_ und V betrachtet werden, deren länge die Größe der zwei an die Erreger-Wicklungen SIN und COS angelegten Signale darstellt. Nach der Darstellung in der Mg. 17 tragen sechs Zähne 1, 3, 5, 13, 15 und 17 keine Spulen, es ist jedoch festzustellen, daß solche Zähne für eine zweite Anordnung von Kosinus-Spulen verwendet werden könnten, um zusätzliche Ausgangssignale zu liefern, z.B., um die Rotorstellung (z.B., Ep) oder die Motorgeschwindigkeit anzuzeigen.

Die Mg. 18 ist eine ebene Abwicklung der Wicklungen auf einem ringförmigen ferromagnetisehen Stator 170 einer alternativen Ausführungsform des Drehinduktors, bzw. Vektoraddierers zur Steuerung eines Elektromotors, welcher damit direkt gekoppelt ist und η Phasen und ρ Pole besitzt. Diese Figur der Zeichnung zeigt η = 3 und ρ = 6 und stellt den Rotor 125 nicht dar, welcher p/2 Keulen 139.mit Tälern zwischen den Keulen aufweist und innerhalb des Stators 170 rotiert und zeigt die Primär-Spulen auf dem inneren radialen Teil der Zähne, anstatt der bevorzugten Stellung auf dem äußeren radialen Teil der Zähne. In der Ausftihrungs-

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form der Mg₀ 18 sind die Zähne, welche durch die Spulen 135 der Erreger-Wicklung SIN umgeben sind, diametral versetzt gegen die Zähne^ welche durch die Spulen 135 der Erreger-Wicklung COS umgeben sind, um die gegenseitige Beeinflussung zwischen den Feldern des magnetischen Flusses zu eliminieren oder auf ein. Minimum zu "begrenzen, welche durch die SIl- und COS-Wicklungen erzeugt werden» Der Stator 170 erfordert nur 4n = 12 Zähne, der Stator 170 besitzt jedoch vorzugsweise 18 Zähne 1 bis 18, um die Zähne 7 bis 12, welche die Primär-Spulen 135 der Erreger-Wicklund SIM tragen_s auf einen möglichst großen Abstand von den Zähnen 16, .17» 1S₉ I₉ 2 und 3 zu bringen, welche die Primär-Wicklung en 135 der Erregerwicklung COS tragen und um eine Anordnung au schaffen, welche zur Drehachse symmetrisch ist. Somit sind auf den Zähnen 4 bis 6 und auf den Zähnen 13 bis 15 keine Spulen gewickelt,- welche zwischen den Sinus- und den GOS-Zähnen angeordnet sind« Die Primärspulen 135 der Wicklung SIN sind auf den Zähnen? bis 12 gewickelt, so daß die magnetischen Flüsse in aufeinanderfolgenden Zähnen entgegengesetzt verlaufen und in ähnlicher Weise sind die Primär-Spulen 135 der Wicklung COS auf den Zähnen 16, 17, 18, 1, 2 und 3 gewickelt ₉ so daß die magnetischen Flüsse in aufeinanderfolgenden Zähnen in entgegengesetzten Richtungen verlaufen»

In der Ausführungsform der Figo 18 umgeben eine Primär-Spule 135 und zwei Sekundär-Spulen 137 jeden Zahn 1 bis 3» 7 bis 12 und 16 bis 18. Die Spulen 137 der Ausgangswicklung der Phase A sind in einer Richtmmg schraffiert dargestellt, die Spulen 137 der Ausgangswicklung der Phase B sind in entgegengesetzter Richtung schraffiert dargestellt und die Spulen 137 des Ausgangs der Phase 0 sind ämreh kreuzweise Schraffur dargestellt«, Me Ausgangswicklung der Phase B kann die Sekundärspulen 137 auf den folgenden Zähnen umfassen, welche in der folgenden Reihenfolge vom Mittelleiter 172

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aus in Reihe geschaltet sind: negativer Sinus-Zahn 10, positiver Sinus-Zahn 7, positiver Sinus-Zahn 7, negativer Sinus-Zahn 10, negativer Kosinus-Zahn 3, positiver Kosinus-Zahn 18, negativer Kosinus-Zahn 17 und positiver Kosinus-Zahn 2. Die zwei additiven Sekundär-Spulen 137 auf dem negativen Sinus-Zahn 10 sind in subtraktiver Beziehung mit den zwei additiven Spulen 137 auf dem positiven Sinus-Zahn 7 verbunden, welcher um 180 elektrische Grad gegen den Zahn 10 versetzt ist, die Sekundär-Spule 137 auf dem negativen Kosinus-Zahn 3 ist in subtraktiver Beziehung mit der Spule 137 auf dem positiven Kosinus-Zahn 18 verbunden, welcher um 180 elektrische Grad gegen den Zahn 3 versetzt ist und die Sekundär-Spule 137 auf dem negativen Kosinus-Zahn 17 ist in subtraktiver Beziehung mit der Spule 137 auf dem positiven Fosinus-Zahn 2 verbunden, welcher um 180 elektrische Grad gepen ten Zahn 17 versetzt ist, wodurch der Grundfluß aufgehoben wi:?d, Die Mittellinie zwischen den Sinus-Zähnen 7 und 10 liegt in αβί/ Mitte zwischen den Sinus-Zähnen 8 und 9 und ist um 450 ist gleich '■·', - lektrische Grad υοώ. der resultierenden Mittellinie für die ^osiJxcο^ Mime 3 Ma 18 und 2 bis 17 versetzt, welche beim Zahn 1 liegte jrodglieli ifc-t das in der Phasenausgangswicklung B induzierte Ausgangs» signal die Vektorsumme der Signale V und Y , welche an die ■ßrreper-Wicklungen SIH und COS gelegt sind, welche um 90 elektrische Grad versetzt sind.

Die /iUsirangs-Wicklungen der Phase 1 und der Phase C sind um 360/n ist gleich 120 elektrische Grad gegen die Ausgangs-Wicklung der Phase B versetzt, z.B. sind die Sekundär·=- Spulen 137 der Phase A auf den positiven und negativen •Sinus-Zähnen 9 und 12 um 120 elektrische Grad (40 mechanische) gep.en die Sekundär-Spul en 137 &sr Phase B auf den Oositiven und negativen Sinus-Zähnen 7 und 10 Tsrsetat usw. "Pb ist zu bemerken, daß ,leder der Ko-sinns-*Zähne 16 bis 18 und 1 bis 3 sowohl eine Sekundär-Spule 137 von einer Phasen-

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Ausgangswicklung und eine Sekundär-Spule 137 von einer verschiedenen Phasen-Ausgangswicklung trägt. Beispielsweise trägt der positive Kosinus-Zahn 17 eine Spule 137 von der Ausgangs-Wicklung der Phase B und eine Spule 137 von der Ausgangs-Wicklung der Phase A.

Um Unterschiede in den Rand- und Streuflußeffekten zu kompensieren (Außenseite-Zähne gegen Innenseite-Zähne oder Unterschiede in der Stellung von Sekundär-Spulen auf den Zähnen), kann das Windungsverhältnis zwischen Primär- und Sekundär-Spulen oder zwischen den Sekundär-Spulen untereinander nach Belieben verändert werden.

Während nur wenige Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht und beschrieben wurden, sind für den Fachmann viele Modifikationen und Variationen dazu ohne weiteres offensichtlich. In nicht beschriebenen alternativen Ausführungsformen ist der mit Zähnen versehene Stator, welcher die Wicklungen trägt, von einem ringförmigen Rotor radial nach innen gerichtet, während in weiteren anderen Ausführungsformen der Rotor kreisförmig ist und Abschnitte unterschiedlicher Permeabilität oder abgeschrägte segmentierte lamellen aufweist, um die gewünschte sinusförmige Veränderung in den Permeanzen der magnetischen. Flußpfade zu erreichen. !Folglich ist in den Ansprüchen beabsichtigt, solche Modifikationen und Variationen alle einzubeziehen, die im Wesen und im Bereich der Erfindung liegen»

Ein Drehinduktor besitzt einen ringförmigen Stator mit winkelförmig versetzten radialen Zähnen, eine Erreger-Wicklung mit Windungen, welche einzelne Zähne umschließt, um darin magnetische Flüsse zu induzieren und ein© Ausgangs-Wicklung mit Windungen, welche einzelne Zähne umschließt, die vorzugsweise um 180 elektrische Grad versetzt sind und in subtraktiver Beziehung geschaltet sind, um die Grund-

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komponente des magnetischen Flusses aufzuheben und einen ferromagnetischen Rotor, welcher innerhalb des Stators drehbar angeordnet ist, um die Permeanzen der magnetischen Flußpfade zyklisch zu modulieren, welche durch die Zähne und über den Luftspalt in den Rotor verlaufen und auf diese Weise die Größe des magnetischen Flusses zyklisch zu verändern, welcher die Windungen der Erreger- und der Ausgangs-Wicklungen verbindet _t welche jeden Zahn umschließen. Die bevorzugte Ausführungsform ist ein Dreiphasen-Vektoraddierer und besitzt zwei Erreger-Wicklungen mit Windungen, welche Gruppen von ersten und zweiten Zähnen umschließen, die um 90 elektrische Grad versetzt sind, besitzt weiterhin Dreiphasen-Ausgangs-Wicklungen, von denen jede Windungen aufweist, welche die einzelnen ersten Zähne und zweiten Zähne umschließen, wobei die Dreiphasen-Ausgangs-Wicklungen Zähne umschließen, welche um 120 elektrische Grad auf dem Stator versetzt sind und wobei die Kontur des Rotors so gewählt ist, daß die Permeanzen der magnetischen Flußpfade durch die Zähne und über den Luftspalt in den Rotor sich im wesentlichen sinusförmig verändern.

Die Erfindung schafft ein Dreiphasen-Steuersignal vt . wel-

ches in Frequenz, Größe und Phase ein Abbild der Klemmenspannung YiE ist, welche an einen Dreiphasen-Synchronmotor 111 (Fig. 7) gelegt werden soll, um diesen über den Geschwindigkeitsbereich des Motors im Synchronismus zu halten.

Die bevorzugte Ausführungsform des Drehinduktors besitzt einen aus lamellen bestehenden ringförmigen Stator 131 (Fig. 11) oder 60 (Fig. 4 und 5) mit winkelförmig versetzten Zähnen 133 und mit SIN- und COS-Primär-Wicklungen, welche Spulen 135 aufweisen, die einzelne Zähne 133 umschließen, um darin magnetische Flüsse zu induzieren. Entsprechende Spulen 135 der SIN- und COS-Primär-Wicklungen sind auf um 90 Grad versetzten Zähnen angeordnet, und jede der drei

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Sekundär- oder Ausgangs-Wicklungen 130X, T, Z (Pig. 7) oder der Phase A, B, C (Fig. 4 und 5) besitzt in Reihe geschaltete Spulen 137» welche die Zähne umgeben, in welchen durch die Spulen 135 auf den SIN- und den COS-Wicklungen magnetische Flüsse erzeugt werden. Ein ferromagnetischer Rotor 125 (Fig. 7) oder 25 (Fig. 4 und 5) ist mit dem Motor-Rotor 115 (Fig. 7) verbunden und dreht sich innerhalb des ringförmigen Stators 60 oder 131 und moduliert die Permeanzen der magnetischen Flußpfade zyklisch, welche durch die Zähne 133 und über den Luftspalt in den Rotor 27 oder 125 verlaufen, wobei die Größe der magnetischen Flüsse, welche die die Zähne umschließenden Ausgangswicklungs-Spulen 137 verbinden, zyklisch mit einerFrequenz verändert werden, welche eine Funktion der Motorgeschwindigkeit ist. Der Drehinduktor führt die vektorielle Addition von Signalen durch, welche an die um 90 Grad versetzten SIN- und die COS-Wicklungen gelegt sind und induziert Ausgangssignale vt in

den Ausgangswicklungen 130X, T, Z (Fig. 7) oder der Phase A, B, 0 (Fig. 4 und 5) welche die Vektorsumme solcher SIN- und COS-Wicklungssignale darstellen und welche mit der Motorgeschwindigkeit sinusförmig moduliert sind,

Die bevorzugte Ausführungsform ist ein Dreiphasen-Vektoraddierer, welcher einen ringförmigen Stator besitzt (60 nach Fig. 4 und 5 oder 125 nach Fig. 11 und 12), der einen Satz von ersten radialen Zähnen 2, 4, 6 usw. besitzt, welche winkelförmig gegeneinander versetzt sind, der weiterhin einen Satz von zweiten radialen Zähnen 1, 3, 5 usw. besitzt, die winkelförmig gegeneinander versetzt sind und gegenüber den ersten Zähnen um 90 elektrische Grad versetzt sind, der weiterhin eine erste Erregerwicklung SIN aufweist, welche Windungen 64, 66, 68, 70, 72 und 62 besitzt, welche einzelne erste Zähne 4, 6, 8, 10, 12 und 2 umschließen, die in Reihe geschaltet sind, um darin magnetische flüsse zu induzieren, der weiterhin eine zweite Erreger-Wicklung COS

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aufweist, die Windungen.61, 63, 65, 67, 69 und 71 "besitzt, welche einzelne zweite Zähne 1, 5i 5, 7, 9, 11 umschließen, welche in Reihe geschaltet sind, um darin magnetische Plüsse zu erzeugen, der weiterhin drei Ausgangsphasen-Wicklungen hat (13OX, Y, Z nach Pig. 7 oder der Phasen A, B, G nach den Pig. 4 und 5), von denen jede (z.B. Phase A) Windungen 84 und 90 umfaßt, welche einzelne erste Zähne 4 und 10 umschließen, die in Reihe mit den Windungen 81, 87 geschaltet sind, welche einzelne zweite Zähne 1, 7 umschließen und der schließlich einen ferromagnetischen Rotor (125 nach Pig. 7 oder 27 nach den Pig. 4 und 5) umfaßt, welcher innerhalb des Stators 60 drehbar angeordnet ist, um die Permeanzen der Plußpfade zyklisch zu modulieren, welche durch die Zähne und über den Luftspalt in den Rotor 27 verlaufen und um somit die Grö'ße des magnetischen Plusses zyklisch zu variieren, welcher die Erreger- und die Phasenausgangs-Windungen verbindet, welche jeden Zahn umschließen. Die Dreiphasen-Ausgangswicklungen (der Phase A, B, C nach den Pig. 4 und 5) haben Windungen (81, 84, 87, 90 <?er Phase A, 82, 85, 88, 91, der Phase B und 83, 86, 89, 92 der Phase C)-, welche die Zähne (1, 4, 7, 10 der Phase A; 2, 5, 8, 11 der Phase B und 3, 6, 9, 12 der Phase C) umschließen , welche auf dem Stator 60 um 120 elektrische Grad gegeneinander versetzt sind. In jeder Phasenausgangs-Wicklung (z.B. der Phase A nach den Pig. 4 und 5) ist ein Paar von Spulen, welche die SIN-Zähne (z.B. 84 und 90 auf den SIN-Zähnen 4 und 10) umschließen, in subtraktiver Beziehung geschaltet, um die Gleichstromoder Grund-Komponente des magnetischen Plusses aufzuheben, und diese Spulen sind mit einem Paar von Spulen in Reihe geschaltet, welche die COS-Zähne (z.B. 81 und 87 auf den COS-Zähnen 1 und 7) umschließen und sind in subtraktiver Beziehung geschaltet, um die Grund- oder Gleichstrom-Komponente des magnetischen Plusses aufzuheben« Die Kontur des Rotors 27 oder 125 ist so gewählt, daß die Permeanzen der magnetischen Plußpfade, welche durch die Zähne und über

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den luftspalt in den Rotor 27 oder 125 verlaufen, sich im wesentlichen sinusförmig verändern.

- Patentansprüche -

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Claims (1)

1. Patent an s ρ r ü c he

   f 1.)Drehinduktor-Vektoraddierer, gekennzeichnet durch einen ferromagnetischen Stator (60 nach Fig. 4), welcher Sätze von ersten und zweiten vorspringenden Zähnen (2, 4, 6 usw. und 1, 3, 5 usw.) aufweist, wobei die ersten Zähne gegen die zweiten Zähne winkelförmig versetzt sind, durch eine erste

   Erregerwicklung (SIEF nach Pig. 7), welche Windungen %

   (64 nach den Pig. 4 und 5) aufweist, die einen der ersten Zähne (4) umschließen, durch eine zweite Erreger-Wicklung (COS nach Pig. 7), welche Windungen (61) aufweist, die einen der zweiten Zähne (1) umschließen, durch eine Ausgangs-Wicklung (130X, T, Z nach Pig. 7), welche Windungen (84) besitzt, die den ersten Zahn (4) umschließen und mit den Windungen (81) in Reihe geschaltet sind, die den zweiten Zahn (1) umschließen und durch eine ferromagnetische Einrichtung (125 nach Pig. 7, 27 nach den Pig. 4 und 5), welcher an den Stator (60) angrenzend so angeordnet ist, daß er den Zähnen auf Abstand gegenübersteht und durch einen magne- M tischen Reluktanz-Spalt von diesen getrennt ist und in Bezug auf den Stator (60) drehbar ist, um die Permeanzen der magnetischen Plußpfade zyklisch zu verändern, welche durch die Zähne und über den Luftspalt in die ferromagnetische Einrichtung verlaufen, wenn diese in Bezug auf den Stator bewegt wird.

   2. Drehinduktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (2, 4, 6 usw.) des ersten Zahnsatzes gegeneinander winkelförmig versetzt sind und daß die Zähne (1, 3, 5 usw.) des zweiten Zahnsatzes gegeneinander winkelförmig versetzt sind und

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   auch gegen die ersten Zähne winkelförmig versetzt sind, " daß die erste Erreger-Wicklung(SIN) in Reihe geschaltete Windungen (64, 70 nach den Fig. 4 und 5) aufweist, welche jeden Zahn eines Paares (4,10) der ersten Zähne umschließen, daß die zweite Erreger-Wicklung (00S) in Reihe geschaltete Windungen (81,87) besitzt, welche jeden Zahn eines Paares (1,7) der zweiten Zähne umschließen und daß die Ausgangs-Wicklung (d.h., der Phase A nach den 3?ig. 4 und 5) Windungen (84,90) hat, welche jeden Zahn eines Paares (4,10) der ersten Zähne umschließen, ™ welche in subtraktiver Beziehung geschaltet sind und daß die Windungen (81, 87), welche jeden Zahn eines Paares (1, 7) der zweiten Zähne umschließen, in subtraktiver Beziehung geschaltet sind und außerdem in Reihe mit den Windungen (84, 90) geschaltet sind, welche die ersten Zähne umschließen.

   5. Drehinduktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Zähne des Paares (4,10) um 180 elektrische Grad gegeneinander versetzt sind, daß die zweiten Zähne des Paares (1, 7) um 180 elektrische Grad gegeneinander versetzt sind und daß die ersten Zäh- ffc ne gegenüber den zweiten Zähnen um 90 elektrische Grad versetzt sind.

   4. Drehinduktor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (60) ringförmig ist, daß die Zähne radial nach innen gerichtet sind und daß die ferromagnetische Einrichtung (125 oder 27) einen ferromagnetischen Rotor (125) umfaßt, welcher drehbar innerhalb des Stators angeordnet ist und eine Keule (28 oder 139) besitzt, welche den kleinsten Spalt zu den Zähnen hat, wobei die Permeanzen der magnetischen Plußpfade durch die Zähne und über den Luftspalt in den Rotor verlaufen und sich im wesentlichen sinusförmig verändern.

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   ■ - 55 - .

   5. Prehinduktor nach Anspruch 2, 3 oder 4 mit η Phasen, dadurch gekennz ei cn η et, daß der Satz der ersten Zähne η winkelförmig versetzte erste Zähne (4, 8, 12) aufweist und daß der Satz der zweiten Zähne η winkelförmig versetzte zweite Zähne (1, 5,9) aufweist, daß die erste Erreger-Wicklung (SIN) in Reihe geschaltete Windungen (64, 68, 72) besitzt, welche neden der ersten Zähne (4, 8, 12) umschließen, daß die zweite Erreger-Wicklung (GOS) in Reihe geschaltete Windungen (61, 65, 69) besitzt, welche jeden der zweiten Zähne umschließen und daß die Ausgangswicklung η Phasenwicklungen hat, von denen jede (z.B. der Phase A nach den Pig. 4 und 5 oder 130X¹ nach Pig. 14) Windungen (84) umfaßt, welche einen der ersten Zähne (4) umscliließen, die mit den Windungen (81) in Reihe geschaltet sind, welche einen der zweiten Zähne (1) umschließen wobei ein erster Zahn (4) und ein zweiter Zahn (1) um vielfache von 360/n elektrische Grad gegen die entsprechenden ersten (8, 12) und zweiten (5, 9) Zähne versetzt sind, welche von den Windungen (85, 89» .88, 92) der anderen Phasen-Ausgangswicklungen umschlossen sind.

   6. Drehinduktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Satz der ersten Zähne zwei η erste Zähne (2, 4, 6, 8 usw.) aufweist und daß der Satz der zweiten Zähne zwei η zweite Zähne (1, 3, 5» 7 usw.) aufweist und daß die erste Erreger-Wicklung (SIN) in Reihe geschaltete Windungen (62, 64, 66, 68, 70, 72) besitzt, welche alle ersten Zähne so umschließen, daß die magnetischen Plüsse in aufeinanderfolgenden ersten Zähnen in entgegengesetzten Richtungen verlaufen und daß die zweite Erreger-Wicklung (61, 63, 65, 67, 69, 71) in Reihe geschaltete Windungen besitzt, welche alle zweiten Zähne so umsehließen, daß die magnetischen Plüsse in auf-

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   einanderfolgenden zweiten Zähnen in entgegengesetzten Richtungen verlaufen.

   7. Drehinduktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Zähne (4, 8, 12 usw. nach Fig. H) gegeneinander um 360/n elektrische Grad versetzt sind und daß die zweiten Zähne (1, 5, 9 usw.) um 360/n elektrische Grad gegeneinander versetzt sind und außerdem um 90 elektrische Grad gegenüber den ersten Zähnen versetzt sind.

   8. Drehinduktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Satz von ersten Zähnen η Paare von ersten Zähnen (4-10, 6-12, 8-2) aufweist, in welchen die Zähne von jedem Paar um 180 elektrische Grad gegeneinader versetzt sind und daß der Satz von zweiten Zähnen η Paare (1-7, 3-9, 5-11) von zweiten Zähnen "besitzt, in welchen die Zähne von jedem Paar um 180 elektrische Grad gegeneinander versetzt sind und daß jede Phasen-Wicklung, z.B., der Phase (A) Windungen (84-90) umfaßt, welche jeden Zahn von einem der Paare (4> 10) der ersten Zähne umschließen, die in subtraktiver Beziehung geschaltet sind und weiterhin Windungen (81,87) aufweist, welche jeden Zahn von einem der Paare (1, 7) der zweiten Zähne umschließen, die in subtraktiver Beziehung geschaltet sind und in Reihe mit den Windungen geschaltet sind, welche das eine Paar der ersten Zähne umschließen.

   9. Drehinduktor nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (Fig. 15) erste und zweite axial versetzte ringförmige Statorglieder (151, 154) umfaßt und daß die ersten Zähne (2, 4, 6.usw.) auf dem ersten Statorglied (151) angeordnet sind und daß die zweiten Zähne (1, 3, 5 usw.) auf dem zweiten Stator-

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   glied (154) angeordnet sind und wobei die Rotoreinrichtung erste und zweite ferromagnetische Rotorglieder (I25¹, 125'') umfaßt, welche drehbar innerhalb der ersten, bzw. zweiten Statorglieder angeordnet sind.

   10. Drehinduktor nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß alle ersten Zähne (Fig. 18, 7-12) in einem Teil des Stators (170) angeordnet sind und daß alle zweiten Zähne (1, 2, 3, 16, 17, 18) in einem anderen Teil des Stators angeordnet sind, welche gegenüber dem ersten Teil winkelförmig versetzt ist, um die gegenseitige Beeinflussung zwischen den magnetischen Flüssen in den ersten Zähnen und den magnetischen Flüssen in den zweiten Zähnen auf ein Minimum zu reduzieren.

   11. Drehinduktor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß η Phasenausgangs-Wicklungen vorgesehen sind, z.B. (130Y¹¹, Fig. 17), von denen jede Win- · düngen (137) besitzt, welche jeden Zahn des Paares der ersten Zähne (7, 10) umschließen, die in Reihe mit den Windungen geschaltet sind, welche jeden Zahn des Paares der zweiten Zähne (2, 18) umschließen und daß die Mittellinie zwischen dem einen Paar der ersten Zähne, z.B. (7-10, Fig. 17), welche durch die Windungen jeder Phasenausgangs-Wicklung, z.B. (130Y'', Fig. 17) umschlossen sind, um 90 elektrische Grad gegenüber der Mittellinie zwischen dem einen Paar (2-18) der zweiten Zähne versetzt ist, welche durch Windungen der Phasenausgangs-Wicklung umschlossen sind.

   12. Drehinduktor nach Anspruch 5 bis 11, dadurch g e k e η nzeichne t, daß der Rotor (125 oder 27) η Keulen (28 oder 139) aufweist, welche den kleinsten luftspalt zu den Zähnen besitzen und gleichzeitig die Permeanzen der Flußpfade durch die Zähne und über den Luftspalt in den

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   - 58 Rotor im wesentlichen sinusförmig verändern.

   13. Drehinduktor nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Zähne (2, 4, 6 usw.) abwechselnd mit den zweiten Zähnen (1, 3, 5 usw.) angeordnet sind, daß die Windungen (62, 64, 66 usw.) der ersten Erreger-Wicklung so gewickelt sind, daß die magnetischen Flüsse in aufeinanderfolgenden ersten Zähnen in entgegengesetzten Richtungen verlaufen, daß die Windungen (61, 63, 65) der zweiten Erreger-Wicklung so gewickelt sind, daß die magnetischen Flüsse in aufeinanderfolgenden zweiten Zähnen in entgegengesetzten Richtungen verlaufen und daß die Summe der augenblicklichen Flüsse in allen Zähnen Null ist, wobei jeder Zahn in der magnetisch neutralen Zone zwischen den Zähnen auf seinen beiden Seiten angeordnet ist.

   14. "Drehinduktor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Zähne (7-12) aufeinanderfolgende Zähne auf dem Stator sind und daß die zweigten Zähne (1, 2, 3, 16, 17, 8, Fig. 18) aufeinanderfolgende Zähne auf dem Stator sind und etwa diametral gegenüber den ersten Zähnen angeordnet sind, um die gegenseitige Beeinflussung zwischen den magnetischen Flüssen in den ersten Zähnen und den magnetischen Flüssen in den zweiten Zähnen auf ein Minimum zu beschränken.

   15. Drehinduktor nach Anspruch 4 bis 13, gekennz e i ohne t durch eine.drehbare Welle (162, Fig. 16), welche den ferromagnetischen Rotor (125) trägt, durch ein Statorgehäuse (163), welches die Welle umgibt und den Stator (131) trägt und durch lager (167, 168) zur Halterung des Statorgehäuses (163) auf der Welle (162), so daß die Welle und das Statorgehäuse gegeneinander drehbar sind, wobei der Spalt zwischen dem Rotor und den Zähnen minimale

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   ·■:"-■? "■

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   - 59 Abmessungen aufweisen kann.

   16. Drehinduktor zur Steuerung eines" Elektromotors mit η Phasen und ρ Polen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzei c h η e t, daß der Drehinduktor (Fig. 13) p/2 Polpaare aufweist, von denen jedes mindestens η erste Zähne (4', 8, 12) und mindestens η zweite Zähne (1, 5, 9) besitzt und daß jede Phasenausgang swicklung, z.B. (13OY) in jedem Polpaar Windungen (137) hat, welche einen der ersten Zähne (4) umschließen und in Reihe mit Windungen (137) geschaltet sind, welche einen der zweiten Zähne (1) umschließen, wobei alle Windungen der p/2 Polpaare in Reihe geschaltet sind, um die Phasenausgangs-Wieklung (13OY) zu bilden.

   17. Drehinduktor zur Steuerung eines Elektromotors mit η Phasen und ρ Polen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Drehinduktor (Fig. 13) p/2 Polpaare besitzt, von denen jedes zwei η erste Zähne (2, 4, 6, 8, 10, 12) und 2n aweite Zähne (1, 3, 5, 7, 9, 11) umfaßt und daß jede Phasenausgangs-Wieklung (130X, Y, Z) in jedem Polpaar Windungen (137) besitzt, welche jeden Zahn eines Paares der ersten Zähne (4» 10) des Polpaares umschließen, welches in subtraktiver Beziehung geschaltet ist und weiterhin Windungen besitzt, welche jeden Zahn eines Paares der zweiten Zähne (1, 7) des Polpaares umschließen, welches in subtraktiver Beziehung und in Reihe mit den Windungen (137) geschaltet ist, welche das eine Paar der ersten Zähne (4,10) umschließen und zwar mit allen Windungen der p/2 Polpaare, welche in Reihe geschaltet sind, um die Phasenausgangs-Wieklung zu bilden.

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   18. Drehinduktor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der ferromagnetische Rotor p/2 winkelförmig versetzte Keulen mit dem kleinsten Luftspalt zu den Zähnen und Tälern zwischen den Keulen aufweist, wobei die Permeanzen der magnetischen Flußpfade durch die Zähne und über den Spalt in den Rotor sick im wesentlichen sinusförmig verändern.

   19. Drehinduktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (135) der ersten und der zweiten (SHST-) und (COS-) Erreger-Wicklungen auf den Zähnen an den Spalt mit der ferromagnetischen Rotoreinrichtung (125 oder 27) angrenzend angeordnet sind, um eine feste magnetische Kopplung zwischen den Windungen (135) der Erregerwicklungen und den Windungen (137) der Ausgangswicklung zu erreichen.

   20. Drehinduktor nach Anspruch 5 Ms 19, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Zähne (2, 4, 6 usw.) gegenüber den zweiten Zähnen (1, 3, 5 usw.) um 90 Grad winkelförmig versetzt sind und daß die Zähne, z.B. (1, 4, 7, 10, nach den 3?ig. 4 und 5), welche von den Windungen (81, 84, 87, 90) jeder Phasenausgangs-Wicklung der Phase (A, nach den lig. 4 und 5) umschlossen sind, winkelförmig um 360/n Grad versetzt sind gegenüber den entsprechenden Zähnen, z.B. (5, 8, 11, 2), die von den Windungen, z.B. (85, 88, 91, 92) der anderen Ausgangswicklungen, z.B. der Phase (B) umschlossen sind.

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   L e e r s e i f· e