DE2716590A1 - Nach dem reluktanzprinzip arbeitende elektrische maschine - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.- Ing. W. Scherrmann Dr.- Ing. R. Roger

7300 Esslingen (Neckar). WebergKM Λ.ςΡ9·'ftfrk³^⁸ 14. April 1977 τ β ι ei ο η

π* -> , U Stuttgart (0711)35 65 39

ΡΛ 2 raeh ₃₅₉₆₁₉

Telex 07 256610 smru

Telegramme Patentschutz Esslingenneckar

AGENCE NATIONALE DE VALORISATION DE LA RECHERCHE (ANVAR),

13, Rue !!adeleine Michelis, 92522 Neuilly, sur-Seine, Frankrekii

Nach dem Reluktanzprinzip arbeitende elektrische Maschine

Die Erfindung betrifft eine nach dem Reluktanzprinzip arbeitende elektrische Maschine mit einem sowohl drehbaren als auch längs beweglichen, zwei Sätze von Polzähnen aufweisenden Anker, dessen Polzähne jeweils satzweise den Polzähnen eines zweigeteilgten Feldmagneten zugeordnet sind, und mit einer Feldmagneterregerwicklung, die in zwei elektrisch voneinander getrennte Teil-Feldmagnet-Erregerwicklungen aufgeteilt ist, von denen durch jede ein Satz Polzähne des Feldmagneten erregbar ist.

Aus den in den "Proceedings of the IEE" erschienenen Aufsätzen von P.J.A. Paul und G.G. Reid ist ein Schrittmotor mit variabler Reluktanz bekannt, bei dem die Polzähne des feststehenden Feldmagneten eine spiralförmige Form und die Polzähne des beweglichen Ankars die Gestalt von zu der Achse des Ankers rechtwinklig verlaufenden Ringen haben. Der Anker dieses Motors kann sich nur in Längsrichtung verschieben, und da eine spiralförmige Bewegung als unzweckmäßig angesehen wird, ist diese mittels der erwähnten ringförmigen Zähne unterdrückt.

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Aus den US-PSen 3 373 578 und 3 457 482 ist ebenfalls ein linearer, bidirektioneller Schrittmotor bekannt, bei dem die beiden Bewegungsrichtungen rechtwinklig zueinander verlaufen, was durch zv/ei ebene Anker-Feldmagnet-Anordnungen erreicht wird, die parallel zueinander angeordnet sind. Jedoch liegen die Bewegungen des verschieblichen Teiles nur in einer einzigen Ebene und der Motor benötigt eine getrennte Steuerung der beiden erwähnten Anordnungen.

Aus der US-PS 3 869 625 ist ein Motor bekannt, der Translations- und Rotationsbewegungen ausführt und dessen Feldmagnet in zwei, durch einen magnetischen Ring voneinander getrennte Teilfeldmagnete aufgeteilt ist. Die Polzähne der beiden Teilfeldmagnete haben eine im wesentlichen ringförmige Gestalt, und die so gebildeten Ringe stehen rechtwinklig auf der Längsachse des Motors, dessen massiver Anker mit Polzähnen versehen ist, welche eine spiralförmige Form haben und dia mit einer auf der Längsachse des Motors rechtwinklig stehenden Ebene einen bestimmten Winkel bilden.

Jedoch ist dieser bekannte Motor wegen des Vorhandenseins des magnetischen Ringes und wegen der Notwendigkeit der schrittweisen Steuerung ein Stellglied, das weder kontinuierliche Bewegungen noch schnelle Umkehrungen des Drehrichtumjssinnes erlaubt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Maschine der obengenannten Gattung zu schaffen, die sowohl mit Wechselstrom air. auch schrittweise mit Impulsen steuerbar ist und kontinuierliche Rotations- und/oder Translationsbewegungen gestattet, die einfach und schnell umkehrbar sind.

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Diese Aufgabe v/ird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Teil-Feldmagnet-Erreyerwicklungen über Schaltvorrichtungen mit Wechselstrom derart gespeist sind, daß sich in Raum sich bewpgende Pole orgeben.

Die Zähne des Feldmagneten und des Ankers sind in Bezug auf die Mittelebene der Haschine praktisch symmetrisch zu don Zähnen des jeweiligen anderen Satzes des Feldmagneten und des Ankors angeordnet, wobei die Mittelebene sich rechtwinklig zu der Längsachse der Maschine erstreckt und durch den Mittelpunkt der Maschine verläuft. Der Winkel zwischen den Zähnen jeden Satzes der beiden Sätze des Faldmagneten und der Mittelebene ist verschieden von dem Winkel zwischen den Zähnen der beiden Sätze des Ankers und der "ittelebene.

Bei einen Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung weist die elektrische Maschine einen beweglichen Anker auf, der in zv/ei Teil-Anker aufgeteilt ist, die miteinander fluchten und verbunden sind. Der Feldmagnet ist ebenfalls in zwei Teil-Feldnagnete aufgeteilt, die miteinander fluchten und mechanisch verbunden sind. Die Zähne des Feldmagneten und des Ankers bilden jeweils mit der Mittelebene einen Winkel zwischen 0° und 85°, vorzugsweise zwischen O und 45 , und die Zähne des Teil-Ankers bilden mit den Zähnen des zugeordneten Teil-Feldmagneten einen Winkel, der vorzugsweise zwischen 5 und 40 liegt. Zwsckmäßigerweise erstrecken sich entweder die Zähne des Ankers der die des Feldmagneten im wesentlichen rechtwinklig zu der Achse des Motors, während entweder die Zähne des Feldmagneten oder die Zähne des Ankers in Bezug auf die Achse des Motors spiralförmig verlaufen.

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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung sind die beiden Teil-Feldmagnetr? sowie die beiden Teil-Anker ineinander verschachtelt.

Die Maschine gemäß der Erfindung kann ein Motor mit variabler Reluktanz sowie ein Motor mit varibler Reluktanz und/oder ein Induktionsmotor sein.

Um eine Induktion zu ermöglichen, sind zwischen den Zähnen des Ankars elektrische Leiter angeordnet, die einen Kurzschluß käfig bilden. Pie beiden Teil-Feldmagnet-Wicklungen einer solchen Maschine können einphasig oder mehrphasig ausgebildet sein und gegeneinander im Raum phasenverschoben sein. Die Art der Wicklung ist so gev/ählt, daß bestimmte mechanische und/ode¹ energetische Eigenschaften erhalten werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Motor gemäß der Erfindung in einem Längsschnitt in schematischer Darstellung,

Fig. 2 die Polflächen des Motors nach Fig. 1 in einem Schnitt durch die Linie II-II der Fig. 1, in einer ebenen Abwicklung,

Fig. 3 schematischa Darstellungen zur Erläuterung der Funktionsweise des Motors nach Fig. 1,

Fig. 5 weitere Ausführungsbeispiele eines Motors gemäß der Erfindung in einem Längsschnitt und

Fig. 7 das elektrische Anschlußschaltbild eines Motors gemäß der Erfindung.

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In Fig. 1 ist ein Motor mit veränderlicher Reluktanz dargestellt, der auch ein Induktionsmotor mit veränderlicher Reluktanz sein könnte. Der Motor hat im wesentlichen eine zylinderförmige Gestalt und weist einen inneren feststehenden Feldmagneten 1 auf, der auf einer Welle 2 befestigt ist. Der Feldmagnet 1 besteht aus zwei Teil-Feldmagneten 3 und 4. Jeder der beiden Teil-Feldmagneten 3 und 4 trägt eine Erregerwicklung B, B¹. Der Abstand L zwischen den sich gegenüberliegenden Stirnflächen der Erregerwicklungen (Lrregerwicklungsspulen) B, B' kann praktisch Null sein, da bei fehlerfrei hergestellten Wicklungen praktisch keine gegenseitigen Störeinflüsse zwischen den beiden Teil-Feldmagneten 3 und 4 auftreten. Theoretisch gibt es keine Obergrenze für die Größe des Abstandes L, aber in der Praxis ist dieser Wert aus Platz- oder Kostengründen begrenzt und ist vorzugsweise kleiner als 1 m.

Die beiden Teil-Feldmagnete 3 und 4 haben jeweils eine Reihe von Polzähnen oder Zähnen 5 und 6 mit einer Zahnteilung d, und an denen die Erregerv/icklungen B und B' jeweils 2p Pole erzeugen. In der Zeichnung haben alle Zähne 5 und 6 einen rechteckigen Querschnitt, jedoch kann dieser Querschnitt verständlicherweise andersartig sein. Die Zähne 5 und 6 haben insgesamt eine Ringform, wobei die Mittelebene der so geformten Ringe praktisch rechtwinklig auf der Achse der Welle 2 steht. Vorzugsweise befinden sich alle Zähne 5 und 6 in einem gleichen Abstand voneinander und die Lücke zwischen den Zähnen 5, 6 hat vorzugsweise die gleiche Breite wie die Zähne selbst, d.h. die Breite der Lücke ist halb so groß wie die Zahnteilung d. Die Zähne 5 und 6 haben vorzugsweise den gleichen Querschnitt und ihre minimale Anzahl beträgt in bekannter Weise ein Zahn pro Wellenlänge.

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Auf der Welle 2 ist mit Hilfe zweier Endflansche 7 und 8 koaxial ein zylindrisches Motorgehäuse 9 befestigt, in dem ein sowohl in Dreh- als auch in Längsrichtung dank nicht dargestellter Lager beweglicher Anker 10 mit im wesentlichen zylindrischer Gestalt geführt ist, der die beiden Teil-Feldmagnete 3 und 4 umgibt. Der Anker 10 ist fest mit einem Arm 11 verbunden, der die Bewegungen des beweglichen Ankers 10 überträgt und der aus einer in dem Motorgehäuse 9 vorgesehenen öffnung herausragt.

Der Anker 10 besteht aus zwei Teilankern 13 und 14 aus ferromagnetischem Material, die durch einen Ring 10A aus nichtferromagnetischem Material miteinander verbunden sind. Die Teilanker 13 und 14 weisen jeweils eine Reihe von Zähnen oder Polzähnen 15 und 16 auf. Die Polzähne 15 und 16, deren Anzahl jeweils gleich der Anzahl der Pole des zugeordneten Teil-Feldmagneten 3, 4 ist, und wenigstens ein Zahn pro Wellenlänge beträgt, haben einen Querschnitt, der vorzugsweise gleich dem Querschnitt der Zähne 5 und 6 ist. Die Zähne 15 und 16 sind vorzugsweise mit einer Zahnteilung d¹ in gleichen Abständen voneinander angeordnet, wobei die Zahnteilung d¹vorzugsweise gleich der Zahnteilung d, der Zähne 5 und 6 ist. Jedoch können in bestimmten Fällen andere Abstände zwischen benachbarten Zähnen, insbesondere ' an den Rändern, vorgesehen sein. Der zwischen den Zähnen 5, G und 15, 16 gebildete Luftspalt soll v/ie im Fall eines klassischen Motors einen Minimalwert aufweisen, der mit den Fertigungstoleranzen und dem für eine einwandfreie Funktion notwendigen Spiel verträglich ist.

Im Gegensatz zu den Zähnen 5 und 6 sind die Zähne 15 und 16 jeweils spiralförmig auf der Innenseite der Teilanker 13 und 14 ausgebildet; sie haben eine Steigung ph, die gleich dem Produkt aus der Zahnteilung d¹ und der Zahl 2p der Pole des Ankers ist:

ph = d¹ . 2p.

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Da der Richtungsverlauf der Zähne 15 und 16 in Bezug auf die Mittelebene zwischen den beiden einander zugeordneten Teilankern 13, 14 symmetrisch sein muß, ist die Steigung der durcli die Zähne 15 gebildeten Spirale entgegengesetzt der Steigung der durch die Zähne 16 gebildeten Spirale.

Die Zahl der Zähne 15, 16 eines jeden der beiden beweglichen Teilanker 13 und 14 ist zweckmäßigerweise gleich der Zahl der Pole des zugeordneten Feldmagneten 1. In Fig. 2 ist die gegenseitige Anordnung der verschiedenen Zähne 5 und 6 sowie 15 und 16 deutlich sichtbar. Die Sätze der Zähne 5 und 6 sind zueinander parallel und stehen rechtwinklig auf der Achse des Motors, während die Zähne 15 und 16 jeweils mit der Mittelebene der beiden Teil-Feldmagnete 3 und 4, die in Fig. 2 mit X, X¹ bezeichnet ist, symmetrische Winkel o£ und ei* einschließen.

Bei einem anderen, in Fig. 1 nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zähne 15 und 16 ringförmig angeordnet und stehen praktisch rechtwinklig auf der Achse des Motors, während die Zähne 5 und 6 spiralförmig mit entgegengesetzten Steigungen an den Teil-Feldmagneten 3 und 4 ausgebildet sind.

Anhand der Figuren 3 und 4 sei nunmehr die Wirkungsweise des Motors nach Fig. 1 erklärt, der ein Motor mit variabler Reluktanz ist. Es versteht sich, daß dieser Motor auch ein Induktionsmotor mit variabler Ruliktanz sein kann. In dem letzten Fall ist in den jeweils zwischen den Zähnen 15 und 16 ausgebildeten spiralförmigen Nuten jeweils ein Leiter angeordnet, wobei auf diese Weise ein spiralförmiger Käfig entsteht.

In den Figuren 3 und 4 sind jeweils nur ein einzelner der verschiedenen Zähne 5 und 6 bzw. 15 und 16 in der Fig. 2 ähnlichen Ansichten dargestellt.

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Es sei angenommen, daß die Teil-Feldmagnete 3 und 4 in einer feststehenden Folge mit der Frequenz O gespeist sind, so daß im Raum feststehende Pole entstehen. An den Zähnen 5 und 6 treten jeweils 2p zugeordnete Pole auf. Die in Fig. 3 dargestellte X-Achse ist den beiden Polen P₁ und P_ der Zähne 5 und 6 jeweils gemeinsam zugeordnet. Bei der in Fig. 3 dargestellten Gleichgewichtslage des beweglichen Ankers 10 liegen die Mittelpunkte C₁ und C, der jeweiligen Oberflächen S₁ und S» der Ortogonalprojektion der beweglichen Zähne 15, 16 auf die feststehenden Zähne 5, 6 auf der X-Achse. Auf diese Weise ergibt sich in bekannter Weise eine minimale Reluktanz zwischen dem feststehenden Feldmagneten 1 und dem beweglichen Anker

Wenn der Anker 10 aus seiner Gleichgewichtslage durch Drehen ein wenig ausgelenkt wird, so daß sich die Zähne 15 und 16 nach oben bewegen, wie in Fig. 4 dargestellt ist, wirken auf die Zähne 15 und 16 des Ankers 10 jeweils Rückstellkräfte F„ und F. ein, die den Anker 10 in seine obenerwähnte Gleichgewichtslage zurückführen wollen. Diese Kräfte F₂ und F₄ sind auf die Mitten CP₁ und CP₂ der Pole P₁ und P₂ gerichtet und stehen rechtwinklig auf der Längsrichtung der Zähne 15 und 16, weil sie in Richtung der kürzesten Entfernung zwischen den Mitten CP₁ und CP₂ auf die zugeordneten Seitenflächen der Zähne 15 und 16 einwirken.

Zun Verständnis der Wirkung der Kräfte F- und F, sind diese in ihre Komponenten parallel zu der X-Achse, d.h. F- und F₄ , und in ihre Komponenten senkrecht zur X-Achse, d.h. F₂ und F₄ , zerlegt. Die Komponenten F- und F₄ sind entgegengesetzt gerichtet und haben, weil die Zähne 15 und 16 relativ zueinander unbeweglich sind, keine Wirkung auf die Bewegung des Ankers 10. Dagegen haben die zwei Komponenten F- und F₄ den gleichen Richtungssinn und

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addieren sich folglich, so daß sie den Anker 10 in Richtung der beiden letztgenannten Komponenten drehen.

Wenn man den Anker 10 in die zu der vorherigen Richtung entgegengesetzte Richtung dreht, sind die Kräfte F. und F.. in gleicher Weise bestrebt, den Anker 10 in seine Gleichgewichtslage zurückzuführen. Die Kräfte F. und F sind die zu der Y-Achse parallelen Komponenten der Kräfte F. und F^, die, ausgehend von den zugeordneten Seitenflächen der Zähne 15 und 16, auf die Mitten CP₁ und CP- hinweisen. Die Kräfte F. und F^ sind in Fig. 4 gestrichelt dargestellt. Wenn man den Anker 10 aus seiner Gleichgewichtslage ein wenig nach links auslenkt, wird er ebenfalls durch die zu der X-Achse parallelen Komponenten

F_ und F., der Kräfte F„ und F₁ in die erwähnte Gleich-2x 3x 2 3

gewichtslage zurückgezogen. Umgekehrt sind, wenn der Anker 1O aus seiner Gleichgewichtslage nach rechts ausgelenkt wird, dio Komponenten F und F. bestrebt, diesen in seine Gleichgewichtslage zurückzubringen, wobei die Komponenten F und F. _f in Fig. 4 nach links gerichtet sind.

Es sei nun angenommen, daß die Teil-Feldmangete 3 und 4 in der Weise mit Strom versorgt sind, daß sich im Raum entlang ihren Umfang in Richtung der Zähne 5 und 6 bewegende Pole ausbilden.

Durch eine den obigen Überlegungen analoge Überlegung leitet man her, daß der Anker 10 in der der Bewegungsrichtung der Pole der Teil-Feldmagnete 3 und 4 entsprachenden Richtung durch die Komponenten F_n und F. oder F.. und F₃ angetrieben wird. Gleichfalls wird der Anker 10, wenn die Teil-Feldmagnete 3 und 4 so gespeist werden, daß sich entlang der X-Achse des Motors bewegende Pole bilden, dank der Wirkung der Komponenten F„ und F.. oder F₁ und F.

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in Richtung der axialen Bewegung der Pole translatorisch bev/egt. Es versteht sich von selbst, daß bei der Erzeugung einer Steuerfolge, die Rotationen und Translationen der Pole bewirkt, eine Bewegung erhalten wird, die eine entsprechende Folge von Rotations- und Translationsbewegungen ist.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel des Motors, dessen Ausschnitt aus einer Schnittansicht dem der Fig. 2 entspricht, haben der Anker und der Feldmagnet eine im wesentlichen ebene Form und sind parallel zueinander. Der beweyliche Teil, der vorzugsv/eise der Anker ist, bewegt sich parallel zu dem feststehenden Teil in rechtwinklig aufeinanderstehenden Richtungen. Der ebene Motor hat in Bezug auf den Motor der in der Beschreibungseinleitung erwähnten US-Patentschriften den Vorteil, bei einer Schrittsteuerung nur eine einzige Steuervorrichtung zu benötigen, die gleichzeitig an die beiden Teilanker angeschlossen ist und ebenfalls, wie unten dargestellt, mit Wechselstrom gesteuert werden kann.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel des Motors dargestellt, bei dem ein Feldmagnet einen Anker umgibt, der sowohl in Längs- als auch in Drehrichtung beweglich ist und seine Bewegungen mittels einer Welle 24, auf der er befestigt ist, überträgt.

Der in Fig. 5 dargestellte Motor weist im Innern eines zylindrischen Gehäuses 17 zwei Teil-Feldmagnete 18 und auf, deren innenliegende Oberflächen jeweils Polzähne und 21 mit einer Struktur tragen, die derjenigen der Zähne 5 und 6 des Motors nach Fig. 1 entspricht. Die Zähne 20 und 21 können rechtwinklig angeordnete Zähne sein, d.h. sie haben im wesentlichen die Gestalt von Ringen und sind zueinander parallel.

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Das Gehäuse 17 ist an seinen Enden jeweils durch zwei Flansche 22 und 23 geschlossen, die mittels nicht dargestellter Lager die Welle 24 tragen, die sowohl eine Translations- als auch eine Rotationsbewegung zuläßt.

Auf der Welle 24 sind zwei Teil-Anker 25 und 26 von im wesentlichen zylindrischer Gestalt befestigt, die in das Innere der Teil-Feldmagnete 18 und 19 eintauchen und an ihren Außenflächen jeweils spiralförmige Zähne 27 und 28 aufweisen, deren Struktur derjenigen der Zähne 15 und 16 des Motors nach Fig. 1 entspricht.

Die Wirkungsweise des in Fig. 5 dargestellten Motors entspricht der des Motors nach Fig. 5; der einzige Unterschied ist der, daß der Anker konzentrisch im Inneren des Feldmagneten angeordnet ist und daß er bei seinen Bewegungen eine Welle antreibt, deren Verwendung in bestimmten Fällen zweckmäßigerweise sein kann als die Verwendung des Armes 11 des Motors nach Fig. 1.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel des Motors nach Fig. 1, der zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Schaltgetriebes bestimmt ist, wurden ein Drehmoment von 5 Nm und in Translationsrichtung eine Druckkraft von 400 N erhalten. Es handelt sich dabei um eine Ausführung unter einer großen Zahl von praktischen Ausführungsbeispielen. Ein Vorteil des Motors liegt in der Wahlmöglichkeit des Verhältnisses Drehmoment/Druckkraft, was bewirkt, daß die Rotation und Translation durch unterschiedliche Steuerungsarten der verschiedenen Wicklungsabschnitte erhalten v/erden, wie unten erläutert ist, und daß verschiedene Gruppierungen der Wicklungen für eine gleiche elektrische Steuerleistung vorgesehen sein können.

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Der Wirkungsgrad des Motors ist vergleichbar demjenigen der klassischen elektrischen Maschinen und liegt bei 90%. Keiner der spezifischen Parameter des Motors übt einen wesentlichen Einfluß auf den Wert seines Wirkungsgrades aus.

Jedoch ändert sich die spezifische Leistung des Motors stark in Abhängigkeit des Verhältnisses Breite der Zähne/ Polteilung. Es hat sich herausgestellt, daß in dem Fall der erwähnten praktischen Ausführung der optimale Wert des Verhältnisses Breite der Zähne/Polteiluna 1/2 beträgt.

In Fig. 6 ist in sehr schematischer Weise ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die beiden Teilanker und die beiden Teil-Feldmagneten gegenseitig ineinander verschachtelt sind.

Der Feldmagnet 29 des in Fig. G dargestellten Motors weist eine Feldwicklung 31 auf, die nicht in Einzelheiten dargestellt ist und sich aus zv/ei elektrisch voneinander unabhängigen Teil-Wicklungen zusammensetzt, welche gemeinsam auf dem gleichen ferromagnetischen Kern 32 aufgewickelt sind. Auf der innenliegenden Außenfläche weist der Feldmagnet 29 Polzähne 33 von im 'wesentlichen ringförmiger Gestalt auf, wobei die derart geformten Ringe zueinander parallel sind.

Im Innern des Feldmagneten 29 ist ein Anker 3 4 mit Hilfe von nicht dargestellten Lagern gehaltert, die Translations- und Rotationsbewegungen zulassen. Der Anker 34 hat die Gestalt einer massiven Welle 35, die an ihrer Umfangsflache Polzähne 36 und 37 aufweist, die spiralförmig ausgebildet und vorzugsweise zueinander symmetrisch sind. Man hat somit die beiden Teil-Feldmagnete und die beiden Teilanker in einem einzigen Feldmagneten 29 und in einem einzigen Anker 34 zusammengefaßt und dadurch einen kompakteren Motor geschaffen.

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Es ist leicht zu verstehen, daß die Polzähne des Feldmagneten, v/ie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen, spiralförmig ausgebildet sein können und dann die Zähne des Ankers ringförmig angeordnet sind und daß entweder der Feldmagnet oder der Ank2r feststehend ist.

Die Ineinanderschachtelung der Feldmagnetwicklungen kann zu gegenseitigen Beeinflussungen führen, aber das Funktionsprinzip des Motors nach Fig. 6 ist das gleiche wie dasjenige der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele.

Es ist ebenfalls möglich, den Anker des Motors nach Fig. 6 in Gestalt einer massiven farromagnetischen Welle mit glatter Außenfläche auszubilden und mittels Induktion die Drehkräfte zu erhalten.

Bei allen oben beschriebenen Motoren kann der Luftspalt mit einer isolierenden Ferroflüssigkeit ausgefüllt sein.

Diese Ferroflüssigkeit ist ein superparamagnetisches Medium mit einer relativen Permeabilität von ungefähr 2, weswegen eine Verringerung der magnetmotorischen Kraft der Maschine, in der sie verwendet wird, möglich ist,und wodurch somit eine Verringerung der Ausmaße des Motors erzielbar wird. Darüberhinaus kann die Verwendung der Ferroflüssigkait die Abfuhr der in der Maschine erzeugten Wärme erleichtern und dadurch zu einer Erhöhung der spezifischen Leistung des Motors führen. Es ist selbstverständlich, daß die Verwendung der Ferroflüssigkeit geeignete Maßnahmen für die Abdichtung, und zwar insbesondere an den Lagern des Rotors,

und gegebenenfalls Vorrichtungen für die Strömung der Flüssigkeit erfordert, wie sie bei klassischen Motoren mit Ferroflüssigkeit bekannt sind.

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In Fig. 7 ist ein Beispiel eines Steuerschaltkreises des Motors dargestellt. In ihr ist eine Versorgung mit Dreiphasenstrom vorgesehen, wobei dia Wicklungen der beiden Teil-Feldnagnete selbstverständlich für den Dreiphasenstrom ausgelegt sein nüssen. Jedoch ist es ebenfalls möglich, den Motor mit Einphasenstrom oder mit einem Drehstrom beliebiger Phasenzahl zu speisen. In Fig. 7 sind die Wicklungen der beiden Teil-Feldmagnate mit 38 und 39 bezeichnet. Diese beiden Wicklungen 3 8 und 3 9 sind unter Zwischenschaltung je eines Dreiphasenstrom-Umschalter 41 und 42 an ein Dreiphasenstromnetz 40 angeschlossen. Jeder Umschalter 41, hat eine geöffnete Stellung und ist jeweils über ein Steuergerät 43 und 44 betätigbar.

Die Steuergeräte 43 und 44 können, wenn keine große Stellpräzision des Motors oder nur eine sehr geringe Auslenkung erforderlich ist, einfache Steuerschalterhebel sein. Anderenfalls können diese Steuergeräte elektromechanische oder elektronische Geräte sein, v/ie Endschalter, Positionsmeßfühler usvi. , die mit dem bweglichen Anker oder Feldmagneten des Motors zusammenwirken und die Umschaltung der Schalter 41 und 4 2 nteuern.

Je nach den verschiedenen jeweiligen Stellungen der Umschalter 41 uns 4 2 erhält man eine Drehung in dem einen bzw. dem entgegengesetzten Sinn oder eine Translation in einer Richtung bzw. in der entgegengesetzten Richtung, oder aber eine spiralförmige Bewegung. Um die verschiedenen Funktionsmöglichkeiten der verschiedenen Stellungen der Schalter 41 und 42 zu bestimmen, geht man in der gleichen Weise vor, wie es oben im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 beschrieben ist.

Man erkennt daher, daß der Motor den Vorteil hat, sowohl Rotations- als auch Translationsbewegungen auszuführen, d.h. er erlaubt es, beliebige Raumwinkel zu beschreiben, und dies

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mit den oben erwähnten, sehr einfachen Steuergerät. Darüberhinaus können die Werte des lieferbaren Drehmomentes und des lieferbaren Druckes unabhängig voneinander gewählt werden, wobei ein mit dem wirkungsgrad klassischer Motoren vergleichbarer Wirkungsgrad erhalten wird.

Es versteht sich, daß das zylindrische Ausführungsbeispiel des Motors sowohl an dem beweglichen Anker als auch an dem feststehenden Feldmagneten Polzähne aufweisen kann, die alle eine im wesentlichen ringförmige oder eine spiralförmige Gestalt haben, wobei die Bedingung zu beachten ist, daß bei jeder Arnatur (Anker bzw. Feldmagnet) die Zähne einer Halbarmatur symmetrisch in Bezug auf die Mittelebene des Motors zu den Zähnen der anderen Teilarmatur sein müssen, und zwar mit verschiedenen Winkeln für jede der beiden Armaturen unabhängig davon, ob der Motor getrennte Halbarmaturen oder ineinander verschachtelte Armaturen aufweist.

Wie oben erwähnt, können die Randeffekte, die sich insbesondere bei Motoren mit hohen Leistungen bemerkbar machen, durch Veränderungen der Zwischenräume zwischen den benachbarten Zähnen kompensiert werden. Dennoch können andere, an sich bekannte Lösungsmöglichkeiten vorgesehen v/erden, wie beispielsweise die Verwendung von Kompensationswicklungen.

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Claims (11)

Patentansprüche

1.;Nach den Reluktanzprinzip arbeitende elektrische -^ Maschine mit einem sowohl drehbaren als auch längs beweglichen, zwei Sätze von Polzähnen aufweisenden Anker, dessen Polzähne jeweils satzweise den Polzähnen eines zweigeteilten Faldmagneten zugeordnet sind, und mit einer Feldmagneterregerwicklung, die in zwei elektrisch voneinander getrennte Teil-Feldmagnet-Erregerwicklungen aufgeteilt ist, von denen durch jede ein Satz Polzähne des Feldmagneten erregbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teil-Feldmagnet-Erregerwicklungen (B, B¹) über Schaltvorrichtungen (41, 42) mit Wechselstrom derart gespeist sind, daß sich im Raum sich bewegende Pole ergeben.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (5, 6, 15, 16) des Feldmagneten (1) und des Ankers (10) in Bezug auf die Mittelebene (X, X¹) der Maschine bei unterschiedlichen Winkeln der Zähne (5, 6, 15, 16) des Feldmagneten (1) und des Ankers (10) symmetrisch sind.

3. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (15, 16) mit der Mittelebene (X, X¹) jeweils einen Winkel (oC) zwischen 0 und 45° einschließen und daß die Zähne (5, 6) das Feldmagneten (1) mit den Zähnen (15, 16) des Ankers (10) einen Winkel zwischen 5° und 40° einschließen.

4. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer im wesentlichen zylindrischen Gestalt des Ankers und des Feldmagneten, dadurch gekennzeichnet, daß die

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ORIGINAL INSPECTED

Zähne (5, 6, 15, 16) des Ankers (10) oder des Feldmagneten (1) in Bezug auf die Längsachse des Motors eine Spirale bilden, deren Steigungen für die beiden Sätze der Zähne (5, 6, 15, 16) entgegengesetzt gerichtet sind und daß die Zähne (5, 6, 15, 16) des Feldmagneten (1) oder des Ankers (10) im wesentlichen eine ringförmige Gestalt haben.

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den zwischen den spiralförmigen Zähnen (15, 16) des Ankers (10) ausgebildeten spiralförmigen Nuten Leiter liegen, durch die ein Kurzschlußkäfig gebildet ist.

6. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teil-Feldmagnete (29) und die beiden Teil-Anker (34) jeweils ineinander verschachtelt sind.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldmagnet (1, 29) feststehend und der inker (10, 34) beweglich ist.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldmagnet (1, 29) beweglich und der Anker (10, 34) feststehend ist.

9. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dia Zahl der Zähne (15, 16) jedes Teil-Ankers (13, 14) gleich der Zahl der Pole (5, 6) des zugeordneten Feldmagneten (1) ist.

10. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Satz Zähne (5, 6, 15, 16) die Zähne die gleiche Zahnteilung (d, d') und den gleichen Querschnitt haben.

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11. Maschine nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldmagnet und der Anker eine im wesentlichen ebene Gestalt haben.

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