DE3010318A1

DE3010318A1 - Reluktanzmaschinenanordnung

Info

Publication number: DE3010318A1
Application number: DE19803010318
Authority: DE
Inventors: Vilmos Prof Toeroek
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1979-03-30
Filing date: 1980-03-18
Publication date: 1980-10-16
Also published as: GB2050071A; FR2452816B1; JPS55133664A; SE7902845L; US4348605A; SE416436B; FR2452816A1; GB2050071B

Description

Reluktanzmaschinenanordnung

Die Erfindung betrifft eine Reluktanzmaschinenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine solche Anordnung ist bekannt aus der DE-OS 25 15 133.

Bei der bekannten Anordnung ist eine Reluktanzmaschine in solcher Weise ausgebildet und mit einer Gleichrichteranordnung kombiniert, daß die Maschine mit einem akzeptablen Wirkungsgrad sowohl als Generator als auch als Motor arbeiten kann, wobei eine relativ einfache Gleichrichteranordnung verwendet wird und die Materialausnutzung der Reluktanzmaschine sich nicht stark von der zu unterscheiden braucht, die man normalerweise bei rotierenden elektrischen Maschinen erzielt.

Eine Voraussetzung dafür, daß diese vorteilhaften Eigenschaften bei der bekannten Anordnung erreicht werden können, besteht darin, daß nur zweipolige Spulen verwendet werden. Dies erfordert eine komplizierte Formgebungsarbeit bei der Herstellung der Spulen, da diese besonders geformte Wicklungsköpfe haben müssen, d.h. die Wicklungsköpfe jeder Spule müssen so ausgebildet sein,

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daß sie nicht mit benachbarten kreuzenden Wicklungsköpfen kollidieren. Außerdem haben zweipolige Spulen den Nachteil, daß beim Austausch einer schadhaft gewordenen Spule in 50 % der Fälle die Demontage von mindestens zwei weiteren Spulen erforderlich ist.

In der genannten DE-OS ist auch erwähnt, daß zwei auf benachbarten Polen angeordnete einpolige Spulen eine zweipolige Spule ersetzen können, wenn sie derart miteinander verbunden werden, daß die von ihnen umfaßten Pole in derselben Richtung magnetisiert werden, also ein Paar einpoliger Spulen mit einer zweipoligen Spule hinsichtlich der Magnetisierungswirkung äquivalent wird.

Die Anwendung solcher einpoligen Spulen würde jedoch bedeuten, daß man in der Pollücke zwischen den in derselben Richtung magnetisierten Polen Spulenseiten mit entgegengesetzten axialen Stromflüssen bekommen würde. Solche Spulenseiten sind vollkommen nutzlos, da die eine Spulenseite die magnetische Wirkung der anderen aufhebt. Das Ergebnis ist eine geringe Ausnutzung des Leitermaterials der Reluktanzmaschine und gleichzeitig eine Erhöhung der Kupferverluste der Maschine.

Ferner ist es bei der bekannten Anordnung erforderlich, daß eine Reihenwicklung angewendet wird, da die Magnetisierung durch die Arbeitswicklung und die Vormagnetisierung in der Hälfte der Pole einer Arbeitswicklung mit entgegengesetzten Richtungen wirken und weil man in diesen Polen eine Vormagnetisierung wünscht, die derart von der Stromstärke der Arbeitswicklung abhängig ist, daß

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die resultierende Amperewindungszahl des Pols sehr klein werden kann, jedoch niemals die Richtung wechselt. Die Reihenwicklung stellt fertigungstechnisch eine zusätzliche Komplikation dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reluktanzmaschinenanordnung der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der die oben aufgezeigten Nachteile der bekannten Anordnung im wesentlichen beseitigt sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Reluktanzmaschinenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Mit einer Anordnung nach der Erfindung erhält man eine Reluktanz-

„die

maschinenanordnung, bei deriKömmutierungsverhältnisse der Gleichrichterelemente ebenso günstig sind wie bei der bekannten Anordnung und bei der im wesentlichen dasselbe einfache Stromversorgungsprinzip wie bei der bekannten Anordnung anwendbar ist, bei der jedoch die Wicklungen der Reluktanzmaschine derart ausgebildet sind, daß sie bei gleich guter Ausnutzung wie bei der bekannten Anordnung fertigungstechnisch und wartungsmäßig einfacher sind.

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Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine stirnseitige Ansicht eines ersten Ausführungsbeispieles einer Reluktanzmaschine, die entweder allein oder in Kombination mit einer weiteren in gleicher Weise aufgebauten Reluktanzmaschine zu einer Anordnung gemäß der Erfindung gehört,

Fig. 2 eine weitere Reluktanzmaschine mit gleichem Aufbau wie die in Fig. 1, die mit der in Fig. 1 gezeigten kombiniert werden kann, wobei die Rotoren der beiden Reluktanzmaschinen mit einer gegenseitigen Winkelverschiebung auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind,

Fig. 3 ein Schaltbild für die Arbeitswicklungen der Reluktanzmaschine gemäß Fig. 1,

Fig. 4 in stirnseitiger Ansicht eine zweite Ausführungsform einer Reluktanzmaschine für eine Anordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 5 ein Schaltbild für die Arbeitswicklungen der Maschine gemäß Fig. 4,

Fig. 6 in stirnseitiger Ansicht ein drittes Ausführungsbeispiel einer Reluktanzmaschine für eine Anordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 7 und 8 zwei Arten, in denen die Arbeitsspulen der Maschine gemäß Fig. 6 zusammengeschaltet werden können, um mehrere jeweils mit einem gesteuerten Gleichrichter versehene Arbeitswicklungen zu bilden,

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Fig. 9 "bis 12 die Felderregerkurven bei Verwendung einer Anordnung gemäß Fig. 1 und 3 im Motorbetrieb,

Fig. 13 andeutungsweise zwei verschiedene Lagen des Rotors,

Fig. 14 bis 17 die Felderrregerkurven einer Anordnung mit einer Reluktanzmaschine gemäß Fig. 4 und 5 bei Motorbetrieb ,

Fig. 18 die entsprechende Variation der Rotorlage, Fig. 19 zwei verschiedene Rotorlagen mit den zugehörigen resultierenden Felderregerkurven für eine Anordnung mit einer Reluktanzmaschine gemäß Fig. 6 und 7,

Fig. 20 in stirnseitiger Ansicht ein viertes Ausführungsbeispiel eines Reluktanzmotors für eine Anordnung nach der Erfindung,

Fig. 21 in stirnseitiger Ansicht ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Reluktanzmotors für eine Anordnung nach der Erfindung,

Fig. 22 eine Schaltung der Arbeitsspulen für die Maschine gemäß Fig. 20,

Fig. 23 eine Schaltung der Arbeitsspulen für eine Maschine gem. Fig. 21.

In Figur 1 bezeichnet S10 einen Statorkern, der aus einer Vielzahl aus magnetischem Material bestehender, in axialer Richtung aneinanderliegender Lamellen aufgebaut ist und der einen Rotor R1 umschließt, der vier gleichmäßig über den Umfang verteilte Rotorpole 20 hat, deren Querschnitte radial nach außen abnehmen. In der gezeigten Rotorstellung steht jeder Rotorpol direkt vor

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einem Statorpol. Die tangentiale Breite jedes Rotorpoles hat am Luftspalt im wesentlichen dieselbe Größe wie die tangentiale Breite der Rotorpole. Der Statorkern S10 hat acht ausgeprägte Statorpole A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8, von denen jeder eine Arbeitsspule trägt, die mit A1·, A2^f, A3¹, A4«, A5¹, A6^!, A7¹, A8' bezeichnet sind. Außerdem trägt der Statorkern A vier untereinander gleiche, jeweils zwei Pole umfassende Vormagnetisierungs spulen F1, F2, F3 und F4, die untereinander in Reihe geschaltet und an eine nicht dargestellte Gleichstromquelle angeschlossen sind, deren Spannung nicht steuerbar zu sein braucht. Jede Vormagnetisierungsspule umschließt also eine Gruppe von tangential unmittelbar nebeneinanderliegenden Statorpolen, wobei die Gruppen mit von Gruppe zu Gruppe wechselnder Polarität um den ganzen Umfang des Stators vormagnetisiert sind.

Sämtliche Arbeitsspulen sind hinsichtlich Ausführung und Anordnung auf den betreffenden Statorpolen untereinander gleich, und alle haben einen radial inneren Endpunkt 1 und einen radial äußeren Endpunkt 2. Wie in Figur 3 gezeigt, sind die Arbeitsspulen A1', A2', A3', A4^f, A5', A6 ·, A7', A8· derart miteinander verbunden, daß sie zwei Arbeitswicklungen I und II bilden, welche über je einen gesteuerten Gleichrichter T1 bzw. T2 an die Stromschienen L1 und L2 eines Gleichstromnetzes angeschlossen sind. Die Stromrichtung in den Arbeitsspulen wird mittels der gesteuerten Gleichrichter T1 und T2 derart festgelegt, daß die Arbeitsspulen jedes Paares unmittelbar benachbarter und mit einer gemeinsamen Vormagnetisierungsspule versehener Statorpole

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eine Magnetisierung in derselben Richtung erzeugen wie deren Vormagnetisierungsspule. Jeder Statorpol, dessen Arbeitsspule zu der Arbeitswicklung I gehört, liegt zwischen zwei benachbarten Statorpolen, deren Ärbeitsspulen zu der Arbeitswicklung II gehören. Mit anderen Worten: Zwischen zwei Statorpolen, deren Arbeitsspulen zu der einen Arbeitswicklung gehören, befindet sich ein Statorpol, dessen Arbeitsspule zu der anderen Arbeitswicklung gehört. Den gesteuerten Gleichrichtern T1 und T2 werden auf bekannte Weise - beispielsweise mit Hilfe eines in der DE-OS 25 15 133 beschriebenen Rotorwinkelgebers - abwechselnd Zündimpulse zugeführt. Bei Motorantrieb wird jeder Arbeitswicklung nur in dem Intervall Strom zugeführt, in dem sich die zugehörigen Statorpole im Verhältnis zu den Rotorpolen in Einzugslage befinden. Bei Generatorantrieb verhindern die gesteuerten Stromrichter T1 und T2, daß während des Einziehens Strom fließt, wogegen sie während des Herausziehens einen Stromfluß in der Arbeitswicklung zulassen.

Figur 9 zeigt die von den in Reihe geschalteten Vormagnetisierungswicklungen F1, F2, F3 und F4 erzeugte Felderregerkurve F als Funktion des Statorumfangs, ^wotiei'^P_s+_at die Polteilung des Stators ist. Die Figuren 10 und 11 zeigen die von den Arbeitswicklungen I und II herrührenden Felderreger kurv en. Die zu einem vorgegebenen Zeitpunkt stromführende Arbeitswicklung erzeugt entweder eine MMK entsprechend Figur 10 oder entsprechend Figur 11. Durch Überlagerung erhält man entweder die voll ausgezogene oder die gestrichelte Kurve in Figur 12. Die obere Reihe der in Figur

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13 angedeuteten Rotorpole 20 des Rotors R1 befindet sich im Verhältnis zu der voll ausgezogenen MMK-Kurve in Figur 12 in Einzugslage. Nach einer Rotordrehung um eine Statorpolteilung kommen die Pole des Rotors R1 in eine Lage, die den gestrichelt angedeuteten Rotorpolen 20 in Figur 13 entspricht, d.h. sie befinden sich in Einzugslage im Verhältnis zu der gestrichelten MMK-Kurve in Figur 12.

Bei einem Vergleich mit entsprechenden Kurven der obengenannten DE-OS sieht man, daß die in den Figuren 1 und 3 gezeigte Anordnung insofern in gleicher Weise arbeitet wie die in der DE-OS beschriebene Anordnung, als die bei einer Inaktivierung der einen Arbeitswicklung und einer Aktivierung der anderen stattfindende Flußversetzung bei beiden Anordnungen genau dieselbe ist. Dies bedeutet, daß die Kommutierungsbedingungen für die abwechselnd stromführenden gesteuerten Gleichrichter bei der in den Figuren 1 und 3 gezeigten Anordnung genauso günstig sind wie bei _der bekannten Anordnung.

Bei Generatorantrieb können die gesteuerten Gleichrichter T1 und T2 jeweils durch eine Diode oder eine Diodengruppe ersetzt werden.

In bekannter Weise kann die in Figur 1 gezeigte Maschineneinheit mit der in Figur 2 gezeigten kombiniert werden. Bei der Maschiner einheit nach Fig. 2 ist der Stator S20 und der Rotor R2 in gleicher Weise aufgebaut wie die entsprechenden Teile S10 und R1 bei

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der Maschineneinheit nach Fig. 1, wobei jeder Arbeitswicklung des StatorsS20 je ein Netz angeschlossener gesteuerter Gleichrichter zugeordnet ist. Die Rotoren R1 und R2 befinden sich auf derselben Rotorwelle, sind jedoch in ihrer Winkellage gegeneinander versetzt. Hierdurch erhält man eine Motoranordnung, die in allen Winkellagen anfahren kann, was nicht der Fall ist, wenn nur eine der in den Figuren 1 und 3 gezeigten Maschineneinheiten verwendet wird. Anstelle von zwei gleichen Statoren SI0 und S20 kann man einen Stator verwenden, die eine Kombination der beiden Statoren darstellt, wobei statt acht Vormagnetisierungsspulen vier verwendet werden, von denen jede mehr als doppelt so lang wie die in Figur 1 gezeigte ist.

Die in Figur 4 gezeigte Reluktanzmaschine hat einen Rotor R4, der aus axial hintereinander geschichteten Laraellen aus magnetischem Material aufgebaut ist. Der Rotor R4 hat fünf ausgeprägte Pole

21 und wird von einem Stator S40 umschlossen, der ein Stator joch

22 in Form eines geblechten, quadratischen Rahmens aus weichmagnetischem Material enthält. In jeder der vier Ecken des Rahmens ist ein aus geblechtem, weichmagnetischem Material bestehender Polgruppenkörper 23 mit je zwei Statorpolen angeordnet, von denen jeder eine entsprechende Arbeitsspule trägt. Die Zwischenräume zwischen den Polgruppenkörpern 23 sind jeweils mit einem flußausgleichenden Körper 28 versehen, der aus weichmagnetischem Material besteht und in direkter magnetischer Verbindung mit dem Statorjoch 22 steht. Die Polteilung jedes Polgruppenkörpers 23 ist mit't g bezeichnet, während die Polteilung des Rotors mit

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ο bezeichnet ist.X ist halb so groß wie^p oder hat zumindest einen Wert, der in dem Bereich von 0,4^n - OfG'to liegt. Die Hauptpole des Stators, d.h. die mit Arbeitsspulen versehenen Pole, sind mit Hilfe von dauermagnetischen Zwischenlagen 24 bzw. 25 vormagnetisiert, die zwischen entsprechenden Polgruppenkörperr 23 und dem Statorjoch angeordnet sind, einen L-förmigen Querschnitt haben und in axialer Richtung im wesentlichen dieselbe Länge wie das Statorjoch haben. Die Zwischenlagen 24 bilden mit ihren an den Polgruppenkörpern anliegenden Flächen Nordpole und mit ihren am Statorjoch anliegenden Flächen Südpole, während die Zwischenlagen 25 entgegengesetzt polarisiert sind. Die Arbeitsspulen tragenden Pole des Stators sind mit B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7 und B8 und die entsprechenden Arbeitsspulen mit B1', Β2¹ usw. bezeichnet. Die Endpunkte jeder Arbeitsspule sind mit 1 und 2 bezeichnet, wobei eine Stromrichtung vom Endpunkt 1 zum Endpunkt 2 den Pol am Luftspalt als Nordpol magnetisiert und umgekehrt. Aus Figur 5 geht hervor, daß die Arbeitsspulen vier Arbeitswicklungen bilden, von denen jeder ein gesteuerter Gleichrichter T11, T12, T13, T14 zugeordnet ist, wobei zwei parallelgeschaltete und mit derselben Magnetisierungsrichtung gepolte Arbeitsspulen zu jeder Arbeitswicklung gehören. Diese Arbeitswicklungen bilden zusammen mit den zugehörigen gesteuerten Gleichrichtern zwei Parallelgruppen, die zwischen zwei Gleichstromschienen L3 und L4 angeschlossen sind und von denen jede aus der Reihenschaltung zweier Arbeitswicklungen besteht. Die Gleichstromschienen L3 und L4 sind an eine veränderliche Gleichspannungsquelle 26 angeschlossen. Auf ein und demselben Polgruppen-

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körper 23 angebrachte Arbeitsspulen haben immer dieselbe Magnetisierungsrichtung, und diese fällt mit der Vormagnetisierung der entsprechenden Pole zusammen.

Jede Arbeitswicklung (B?¹+ B4^f), (B1· + B6»),(B3« + B8¹) und (B2¹ + B5') umfaßt nur Spulen mit derselben Magnetisierungsrichtung. Zwei zu derselben Arbeitswicklung gehörende Spulen, z.B. die Spulen B1' und B6', sind in Umfangsrichtung immer durch mindestens zwei dazwischenliegende Spulen getrennt, die nicht zu dieser Arbeitswicklung gehören.

Der Rotor R4 ist mit einem Lagegeber mit einem rotierenden Teil 27 und mit zwei festen Gebern 120 und 121 versehen, die an eine Logikanordnung 122 angeschlossen sind, von der Zündimpulse an die gesteuerten Gleichrichter ausgehen. Der Lagegeber kann beispielsweise auf gleiche Weise ausgeführt sein wie der in der genannten DE-OS beschriebene. Die gesteuerten Gleichrichter werden dann in folgender Reihenfolge gezündet: T11, T12, T13, T14, wobei der Winkel zwischen jedem Zündimpuls 4^ =18° ist.

Bei einer Rotation im Uhrzeigersinn und bei der in Figur 4 gezeigten Rotorlage befinden sich zwei der Rotorpole, nämlich die in der Nähe der Statorpole B4 und B7 befindlichen, in Einzugslage, während die beiden Rotorpole, welche die Statorpole B5 und B2 überlappen, sich in der Auszugslage befinden. Da die magnetische Iniktion an sämtlichen Uberlappungsstellen ungefähr gleich groß ist, könnte man annehmen, daß das resultierende Drehmoment nahezu

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Null sein müßte. Dies ist jedoch nicht der Fall, da es in hohem Maße die magnetischen Spannungen in der Überlappungszone zwischen einem Statorpol und einem Rotorpol sind, die für das Antriebsmoment, das der Statorpol auf den Rotorpol ausübt, ausschlaggebend sind.

Es gibt Rotorlagen, in denen die Summe der Flüsse von den Südpolen des Stators nicht mit der Summe der Flüsse von den Nordpolen des Stators übereinstimmen. Die flußausgleichenden Körper 28, die aus weichmagnetischem Material bestehen, führen den Differenzfluß zwischen den Nord- und Südpolflüssen fort und verhindern somit einen magnetischen Streufluß in axialer Richtung.

Die in Figur 4 gezeigte Maschine kann anstelle der vier L-förmigen Dauermagnete 24 und 25 auch vier an eine Gleichstromquelle angeschlossene Vormagnetisierungsspulen haben. Die Vormagnetisi er ungs spul en werden dann so angeordnet, daß jede eine entsprechende Polgruppe 23 umschließt, wobei man eine Vormagnetisierung entsprechend Figur 14 erhält.

Die in Figur 6 gezeigte Maschine hat einen Rotor R6, der von einem Stator S60 umschlossen wird. Der Rotor hat fünf ausgeprägte Pole aus weichmagnetischem Material und, in Übereinstimmung mit den vorstehend beschriebenen Rotoren,keine Rotorwicklung. Der Stator S60 hat zwölf ausgeprägte Pole, die mit 1 bis 12 nummeriert sind. Die Statorpole tragen Arbeitespulen S1-S12, die sechs Arbeitswicklungen (S1+S6), (S11+S4),(S9+S2), (S7+S12)

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(S5+S10), (S3+S8) bilden. Diesen ist ein gesteuerter Gleichrichter T21, T22, T23, T24, T25, T26 zugeordnet. Wie Fig. 7 zeigt, sind die sechs Arbeitswicklungen in drei parallelen Zweigen zu je zwei in Reihe geschalteten Arbeitswicklungen an Gleichstromschienen L5 und L6 angeschlossen,die von einer nicht dargestellten, vorzugsweise veränderlichen Gleichspannungsquelle gespeist werden. Die gesteuerten Gleichrichter können zweckmäßig in Form eines Standard-3-Phasen-Moduls vorgesehen werden. Der Stator S60 trägt außer den Arbeitswicklungen vier in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete Vormagnetisierungsspulen F11, F12, F13, F14, von denen jede Spule drei benachbarte Statorpole umfaßt, deren Magnetisierungsrichtungen mit der Magnetisierungsrichtung der Vormagnetisierungsspule zusammenfallen. Zwei zu derselben Arbeitswicklung gehörende Spulen, beispielsweise die Spulen S1 und S6, sind in Umfangsrichtung stets durch mindestens vier dazwischenliegende Spulen getrennt, die nicht zu dieser Arbeitswicklung gehören.

Die gesteuerten Gleichrichter werden mit Hilfe eines Winkellagegebers in der Reihenfolge T21, T22, T23, T24, T25, T26 gezündet, wobei der Winkel zwischen jedem Zündimpuls -jM? = 12° ist.

Mit jedem Zündimpuls erfolgt eine Kommutierung, wobei der eine von zwei stromführenden Gleichrichtern gelöscht und durch einen anderen ersetzt wird.

Einen Teil des Verlaufes bei Motorantrieb der in Figur 6 gezeigten Reluktanzmaschine zeigt Figur 191 wobei die Vormagnetisie-

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rungsspulen und die Statorpole ganz oben dargestellt sind. Die ΜΓ-ΊΚ-Kurve für die Vormagnetisierungswicklung ist weiter unten gezeigt und mit IVIMKp bezeichnet. R6-j- und Rßj-j- zeigen zwei verschiedene Rotorlagen R6y und R6j-j- im Verhältnis zu den Statorpolen. Die entsprechenden, von den Arbeitswicklungen erzeugten magnetomotorischen Kräfte (Felderregerkurven) sind mit AI und All bezeichnet, und die entsprechenden resultierenden Felderregerkurven sind als voll ausgezogene bzw. gestrichelte Kurve mit MMK₁ bzw. MMK₁₁ bezeichnet. In der Lage I sind die gesteuerten Gleichrichter T22 und T23 stromführend und die Pole 2, 4, und 11 magnetisiert. In der Lage II sind T23 und T24 stromführend und die Pole 2, 7, 9 und 12 magnetisiert. Das Zeichen· in Figur 19 bezeichnet die Statorpole, deren Spulen in der Rotorlage R6j von Arbeitsstrom durchflossen werden. Das Zeichen ο bezeichnet stromdurchflossene Polspulen in der Rotorlage R6tt> und das Zeichen CU bzeichnet entsprechende Pole in der kurz hinter Rß-rx folgenden Rotorlage.

Alternativ können die Arbeitsspulen der in Figur 6 gezeigten Maschine auf solche Weise zusammengeschaltet werden, daß sie vier Arbeitswicklungen mit vier entsprechenden gesteuerten Gleichrichtern T31» T32, T33 und T34 bilden, wie es Figur 8 zeigt.

Der Winkel zwischen jedem Zündimpuls wird dann -P^⁰. = 18°

Figur 20 zeigt eine Reluktanzmaschine, die sechs Gruppen von Statorpolen hat, wobei jede Gruppe aus zwei Polen besteht. Der

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Rotor hat fünf Rotorpole. In Figur 20 ist der Stator mit S200 und der Rotor mit R20 bezeichnet. Die Statorpole sind mit 1 bis 12 nummeriert. Jeder Statorpol trägt eine entsprechende, in Figur 20 nicht dargestellte Arbeitsspule. Die Magnetisierungsrichtungen der einzelnen Statorpole sind mit Hilfe von Pfeilen gekennzeichnet. Der Stator S200 trägt sechs Vormagnetisierungsspulen, von denen jede zwei Statorpole umfaßt. Diese Spulen sind mit F21, F22, F23, F24, F25 und F26 bezeichnet; sie magnetisieren die Statorpole mit einer Polarität, die jeweils mit der Magnetisierungsrichtung der Arbeitsspule übereinstimmt.

In Figur 22 ist die Arbeitsspule des Statorpoles Nummer 1 mit E1, die Arbeitsspule des Statorpoles Nummer 2 mit E2 bezeichnet, usw. Jede Arbeitswicklung besteht aus zwei Arbeitsspulen, die zusammen mit einem gesteuerten Gleichrichter zwischen einer Gleichstromschiene L7 oder L8 und einer Mittelschiene Lm angeschlossen sind. (Entsprechende nicht näher bezeichnete Mittelschienen sind in den Schaltungen nach Fig. 5, 7 und 8 vorhanden). Die gesteuerten Gleichrichter werden mit Hilfe eines Winkellagegebers in.der folgenden Reihenfolge gezündet: T41, T42, T43, T44, T45, T46. Der Winkel zwischen jedem Zündimpuls ist dann -I^g = 12°.

Figur 21 zeigt eine Reluktanzmaschine mit sechs Gruppen von Statorpolen und drei Polen pro Gruppe. Der Rotor hat sieben Pole. Der Stator ist mit S210 und der Rotor mit R«-] bezeichnet. Die Statorpole sind mit 1 bis 18 nummeriert, und ihre Magnetisierungseinrichtungen sind durch Pfeile gekennzeichnet. Jeder Sta-

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torpol trägt eine entsprechende in Figur 21 nicht dargestellte Arbeitsspule. Der Stator hat sechs Vormagnetisierungsspulen F31, F32, F33, F34, F35 und F36, die je drei Statorpole umfassen. Ihre Magnetisierungsrichtungen sind jeweils dieselben wie die der Arbeitsspulen.

In Figur 23 ist die Arbeitsspule des Poles 1 mit H1, die Arbeitsspule des Poles 2 mit H2 usw. bezeichnet. L9 und L10 bezeichnen je Gleichstromschienen und Lm ist eine Mittelschiene. Es sind sechs gesteuerte Gleichrichter T51,'T52, T53, T54, T55, T56 vorhanden,die in der genannten Reihenfolge zünden. Der Winkel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zündimpulsen beträgt dann

Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung können die gesteuerten Gleichrichter bei Motorbetrieb mit Hilfe von Steuerimpulsen gesteuert werden, die von einer auf dem Rotor angeordneten Lichtquelle, beispielsweise einer Leuchtdiode, erzeugi werden, wenn diese an entsprechenden ortsfesten Fotodioden vorbeiläuft, die auf einem zum Rotor koaxial angebrachten Kreis (z.B. ein Ring) angeordnet ist. Die Fotodioden sind gleichmäßig über den Umfang dieses Kreises verteilt und haben einen Winkelabstand zueinander, der dem Winkelabstand zwischen den Zündimpulsen entspricht. Jeder gesteuerte Gleichrichter ist an eine Anzahl Fotodioden angeschlossen, die mit der Rotorpolanzahl übereinstimmt, und diese Fotodioden sind in einem Abstand zueinander verteilt, der mit der Rotorpolteilung übereinstimmt.

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Statt, wie vorstehend beschrieben, eine relativ große Anzahl von Gebern, z.B. Fotodioden, vorzusehen, kann man besondere im Handel erhältliche Gebergabeln verwenden. Die Gabel hat zwei Arme, von denen Jeder auf einer Seite einer rotierenden Scheibe liegt. ■ Der eine Arm trägt eine Leuchtdiode und der andere eine Fotodiode. Die rotierende Scheibe wird vom Rotor angetrieben und ist mit Löchern versehen, die in bestimmten Winkellagen der Scheibe eine optische Verbindung zwischen der Leuchtdiode und der Fotodiode freigeben. Die Anzahl der Geber kann in "vielen Fällen auf weniger als einen Geber pro gesteuerten Gleichrichter reduziert werden.

Die Erfindung schließt auch Anordnungen ein, bei denen das Verhältnis der Rotorpolzahl zur Statorpolzahl der Reluktanzmaschine anders ist als bei den in den Figuren gezeigten Maschinen, ' die im übrigen jedoch nach demselben Prinzip wie die Anordnungen gemäß den erläuterten Ausführungsbeispielen ausgebildet sind.

Für alle vorstehend beschriebenen Reluktanzmaschinen gilt die Regel, daß die Statorpolzahl und die Rotorpolzahl dadurch erhöht v/erden kann, daß die Anzahl der Statorpolgruppen und die Anzahl der Rotorpole mit derselben ganzen Zahl unter Beibehaltung der Statorpolzahl pro Statorpolgruppe multipliziert wird.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

(1 .J Reluktanzmaschinenanordnung mit mindestens einem Stator mit ausgeprägten Polen, die eine gerade Anzahl von untereinander gleichen, gleichmäßig über den Umfang verteilten, tangential nebeneinanderliegenden Statorpolgruppen bilden, mit einer Rotorwelle, die mindestens einen von dem Stator umschlossenen Rotor mit ausgeprägten Polen trägt, die im wesentlichen dieselbe Breite wie die Statorpole haben, mit Mitteln zur Vormagnetisierung der Statorpole mit jeweils gleicher Polarität innerhalb jeder der Statorpolgruppen und wechselnder Polarität von Gruppe zu Gruppe in Umfangsrichtung, mit pro Statorpolgruppe mehreren Arbeitsspulen, die auf mindestens zwei Arbeitswicklungen verteilt sind und mit einer Gleichrichteranordnung für jede Arbeitswicklung, wobei die Gleichrichteranordnungen die Stromrichtungen in den Arbeitsspulen festlegen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Arbeitsspule (A1', A2¹ ...; B1', B2' ...) nur einen Statorpol (A1, A2 ...; B1, B2 .... ) umschließt und daß zwischen zwei Statorpolen, deren Arbeltsspulen zu derselben Arbeitswicklung gehören, mindestens ein Statorpol vorhanden ist, dessen Arbeitsspule zu irgendeiner anderen Arbeitswicklung gehört, wobei die durch die Gleichrichteranordnung (T1+T2; T11+T12+ T13+T14) festgelegte Magnetisierungsrichtung jeder Arbeitsspule immer mit der Polarität der Vormagnetisierung des entsprechenden Statorpols übereinstimmt.

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2. Reluktanzmaschinenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Statorpolgruppe mit Hilfe einer zwischen der Statorpolgruppe (23) und dem Statorjoch (22) angebrachten dauermagnetischen Zwischenlage (24, 25) vormagnetisiert sind (Fig. 4).

3. Reluktanzmaschinenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polteilung in jeder Statorpolgruppe (A2+A3, A4+A5, ...; B1+B2, B3+B4 ...) mit der durch eine ganze Zahl geteilten Rotorpolteilung übereinstimmt.

4. Reluktanzmaschinenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte ganze Zahl den Wert zwei hat und die Statorpolzahl der Statorpolgruppe (23) zwei beträgt.

5. Reluktanzmaschinenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Statorpolgruppen in jedem Stator 4k beträgt, wobei k eine ganze Zahl ist.

6. Reluktanzmaschinenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorpolzahl gleich der Statorpolgruppenzahl ist.

7. Reluktanzmaschinenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorpolzahl 5/4 der Statorpolgruppenzahl beträgt .

3. Reluktanzmaschinenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß die Maschinenanordnung einen fünfpoligen Rotor und einen mit vier Arbeitswicklungen versehenen Stator hat, wobei jede Arbeitswicklung aus zwei parallelgeschalteten Arbeitsspulen besteht und mit ihrer zugehörigen Gleichrichteranordnung reihengeschaltet ist.

9. Reluktanzmaschinenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Zwischenräumen zwischen den Statorpolgruppen (23) je ein flußausgleichender magnetisch leitender Körper (28) vorhanden ist, der mit dem Statorjoch magnetisch leitend verbunden ist, vorzugsweise als radial nach innen gerichteter Vorsprung des Statorjochs ausgebildet ist.

10. Reluktanzmaschinenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polzahl jeder Statorpolgruppe drei beträgt, daß die Statorpolgruppenzahl jedes Stators 4k beträgt, wobei k eine ganze Zahl ist, und daß die Rotorpolzahl 5/4 der Statorpolgruppenzahl beträgt.

11. Reluktanzmaschinenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung sechs Arbeitswicklungen mit je zwei in Reihe geschalteten Arbeitsspulen enthält, wobei ein Endpunkt jeder Arbeitswicklung an eine gemeinsame Mittelschiene angeschlossen ist, während die übrigen Endpunkte jeweils an eine Gleichrichteranordnung angeschlossen sind (Fig. 7).

12. Reluktanzmaschinenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß die Anordnung vier Arbeitswicklungen mit je drei in Reihe geschalteten Arbeitsspulen enthält, wobei ein Endpunkt jeder Arbeitswicklung an eine gemeinsame Mittelschiene angeschlossen ist, während die übrigen Endpunkte jeweils an eine Gleichrichteranordnung angeschlossen sind (Fig. 8).

13. Reluktanzmaschinenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polzahl jeder Statorpolgruppe zwei beträgt, daß die Statorpolgruppenzahl jedes Stators 6k beträgt, wobei k eine ganze Zahl ist, und daß die Rotorpolzahl 5/6 der Statorpolgruppenzahl beträgt (Fig. 20).

14. Reluktanzmaschinenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polzahl jeder Statorpolgruppenzahl drei beträgt, daß die Statorpolgruppenzahl jedes Stators 6k beträgt, wobei k eine ganze Zahl ist, und daß die Rotorpolzahl 7/6 der Statorpolgruppenzahl beträgt (Fig. 21).

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