DE3152565A1 - Compound interaction/induction electric rotating machine - Google Patents

Description

RAf fAYJJiECH: fcPAFiTNER ·

PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

POSTFACH 32 32 17 D-2000 HAMBURG 13

21. Juli 1982

OfPL-INO. VINCENZ V. RAFFAY DIPL-CHEM. DR THOMAS FLECK HAMBURG

DlPL-CHEM. DR HANS D. BOETERS DlPL-INa ROBERT BAUER MÜNCHEN

KANZLB:

GEFFCKENSTRASSE β TELEFON: (040) 47 80 23 TELEGRAMME: PATFAY. HAMBURG

UNSEREAKTE:

Anmelder: Dominic DeCesare
223 Center Street
Elizabeth, New Jersey 07202 / USA

Umlaufende elektrische Wechselwirkungs-Induktions-Verbundiuas chine

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Die Erfindung bezieht sich allgemein auf dynamoelektrische Maschinen, die in der Lage sind, als Generator oder Motor zu arbeiten, iiubesonuere auf eine dynamoelektrische Wechijelwirkungü-Induktionsverbundmaschine mit einer verteilten Ankerwicklung auf einem zylindrischen Rotor.

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Die meisten Anker haben verteilte Wicklungen,d.h. Wick-. lungen, die über eine Anzahl Schlitze um den Umfang eines Rotors oder Ankers der Maschine verteilt sind. In. den meisten herkömmlichen Konstruktionen handelt es sich um Maschinen mit einem radialen Magnetspalt, so daß die auf die Wicklungen des Rotors oder Stators oder· auf die Wicklungen beider übertragenen elektrischen Ströme in dem Rotor oder ggfs. in dem Stator elektrische Felder erzeugen. Das in die Maschine induzierte Drehmoment oder die EMK resultiert aus der Wechselwirkung zwischen dem magnetischen Feld "in dem radialen Magnetspalt und den allgemein parallelen achsialen Wicklungs-• abschnitten der Ankerspulen, die in den achsialen Nuten oder Schlitzen des Ankers liegen. Jedoch sind die rückwärtigen und vorderen Verbindungen, nämlich die Abschnitte der Wicklungen, die im wesentlichen diametral gegenüberliegende, in den Nuten gelegene achsiale Drahtabschnitte verbinden, bisher nicht zur Erhöhung der Leistung der Maschine genutzt worden. Derartige vordere und rückwärtige Verbindungen, die im wesentlichen senkrecht zur Achse der Maschine liegen, laufen mit dem Anker um, sind jedoch - im Falle eines Motors - bisher nicht zur Erhöhung des Drehmoments oder - im Falle eines Generators nicht zur Erhöhung der Ausgangsleistung verwendet worden. Für besondere Zwecke besonders ausgelegte- dynamoelektrische Masohinen sind bereits vorgeschlagen worden, um bei einem gegebenen Gewicht und einer gegebenen Größe der Maschine

die Wirksamkeit und Ausgangsleistung zu erhöhen. Ein Lösungsweg bestand in der Verwendung von Maschinen mit einem achsialen Luftspalt wie z.B. die in dem US Patent Nr. 3 4.67 84.Λ offenbarte bürstenlose dynamoelektrische Achsialluftspalt-Induktionamaschine. Die in dem obenerwähnten Patent offenbarte Maschine verwendet mehrfache variable Reluktanzrotoren und einen dazwischen liegenden Ringspulenstator. Jedoch macht die Maschine keinen Gebrauch von einem radialen Luftspalt. Demgemäß verlangt die Maschine eine besondere Konstruktion, die keinen Gebrauch macht von herkömmlichen verteilten Ankerwicklungen.

In dem Bemühen, elektrische Maschinen zu schaffen, die nicht kostspielig und von geringer Größe sind, sind auch schon Scheibenrotoren in Maschinen entwickelt worden, die achsiale Luftspalte bilden. . Ein Beispiel einer derartigen Maschine ist in dem US Patent Nr. 3 558 947 offenbart. In diesem Patent wird ein Gleichstrommotor beschrieben, der einen Scheibenanker und einen Stator in Form eines Permanentmagneten zur Bildung eines achsialen Luftspaltes enthält. Derartige Maschinen, welche achsiale Luftspalte und allgmein flache Anker verwenden, werden gelegentlich als Maschinen mit einer Pfannkuchenspule bezeichnet. Derartige Pfannkuchenspulen oder Rotoren enthalten die gesamten Ankerwindungen in einer allgemein

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flachen Ebene, die senkrecht zu der Welle oder der Achse der Maschine liegt. Es ist demgemäß kein achsialer Luftspalt vorhanden, wie er in herkömmlichen Maschinen mit zylindrischem Rotor und verteilter Ankerwicklung gegeben ist. In einigen Fällen ist anstelle der Verwendung einer Wicklung auf einem pfannkuchenartigen . Rotor eine flache Unterlage vorgesehen, auf welche verschiedene Wicklungsschemen aufgedruckt sind. Derartige Wicklungsschemen können geätzt, plattiert, gedruckt oder durch eine Druckverbindung auf einen derartig dünnen Scheibenanker aus Isoliermaterial aufgebracht werden. Jedoch wegen der Schwierigkeiten, die man bei derartig dünnen Scheibenankern erfuhr, und zwar insbesondere infolge der Flexibilität der Scheiben, auf denen die Leiter angeordnet waren, wurde in dem US Patent 3 4-87 24-6 eine elektrische Maschine offenbart, die ein derartiges leitendes Schema auf eine konische Oberfläche eine isolierenden Körpers aufbringt. Der Zweck der konischen Ausbildung besteht darin, eine starrere Struktur als.die flachen Ankerstrukturen zu schaffen. Jedoch derartige Maschinen, welche Anker mit flachen Unterlagen - ob flach oder konisch verwenden,können nicht die mechanische oder elektrische Ausgangsleistung hervorbringen, wie es bei herkömmlichen Maschinen mit zylindrischem Rotor möglich ist.

Das US Patent Λ H3 288 offenbart einen kernlosen Motor, welcher einen Rotor mit einer Anzahl Spulen enthält , die

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eine Pfannkuchenspule bilden. Der in diesem Patent offenbarte Motor ist ein Motor für einen speziellen Zweck, der geeignet ist, an elektrischen Teilen wie Ausgleichsgewichten, Servoeinrichtungen, usw. befestigt zu werden. Jedoch fehlt diesem Motor ebenfalls der herkömmliche zylindrische Rotor, den man in den meisten elektrodynamischen Maschinen vorfindet, und der mit einer verteilten Ankerwicklung versehen ist. Wie bei den anderen pfannkuchenartigen Ankern, weist der in diesem Patent offenbarte kernlose Motor keinen radialen Luftspalt auf und hat daher nicht die Fähigkeit, die Wechselwirkung oder Induktion in der Maschine sowohl an den achsialen Enden als r.weh an der Umfangsflache des Ankers zu kompoundieren.

Es ist auch bereits eine dynamoelektrische Maschine mit mehrfachen Statoren vorgeschlagen worden. Solche Maschinen sind in den US latenten 3 396 296, 3 426 224, 3 602 749, 3 729 642 und 4 114 °57 offenbart. Diese Patente, die insgesamt demselben Patentinhaber erteilt wurden, hatten den Zweck, die Vorteile der Verwendung sowohl des radialen äLs auch des achsialen Spalts in dynamoelektrischen Maschinen zu kombinieren. Um dies durchzuführen,.offenbart jedoch der Anmelder eine komplizierte Struktur bei Verwendung sowohl innerer als auch äußerer Statoren und eines hohlen zylindrischen Rotors. In diesen Strukturen

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ist ein erster Stator offenbart, der sich in dem hohlen zylindrischen Rotor befindet, und ein zweiter Stator - ebenfalls von zylindrischer Form - ist so angeordnet, daß er den Rotor umgibt. Auf diese Weise werden doppelte radiale Luftspalte gebildet. Es ist auch bereits angeregt worden, daß Endstatoren verwendet werden können, um achsiale Luftspalte zwischen den Enden des Rotors und dem durch die Endstatoren erzeugten magnetischen Feld zu bilden. Diese Maschinen wurden als eine größere Wirksamkeit aufweisend beschrieben als die herkömmlichen Motoren oder Generatoren, infolge der erhöhten Wechselwirkung zwischen der Vielfalt des magnetischen Feldes und der elektromagnetischen Felder. Jedoch sind die in der letzterwähnten Patentserie vorgeschlagenen Maschinen unkonventionell in Auslegung und Konstruktion, haben keine radialen Nuten und haben keine vorderen und rückwärtigen Ankerwicklungsverbindungen an den achsialen Enden des Rotors, wie sie in den normalen Anordnungen verteilter Ankerwicklungen vorhanden sind. Stattdessen sind die Wicklungen jeweils um einen flachen, relativ dünnen magnetischen Kern herumgewickelt.

Für spezielle Anwendungsarten sind bereits andere für besondere Zwecke ausgelegte dynamoelektrische Maschinen vorgeschlagen worden. So wird beispielsweise in dem US Patent U 051 4-01 ein Motor mit sphärischem Luftspalt offenbart, in welchem der die magnetische Schleife des

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Stators schließende magnetische Ring eine nichtzylindrische Gestalt hat. Derartige Elektromotoren mit sphärischen Luftspalten haben in Pumpenantrieben, insbesondere für luftdicht abgedichtete chemische Pumpen, Anwendung gefunden.

Der Stand der Technik hat jedoch bisher in zylindrischen Rotormaschinen mit verteilten Ankerwicklungen nicht sowohl radiale als auch achsiale Luftspalte verwendet. Durch die Einbeziehung des zusätzlichen Drehmoments bei Betrieb als Motor oder der zusätzlichen elektromagnetischen Kraft bei Betrieb als Generator können bedeutende Verbesserungen in der Wirksamkeit erzielt werden, ohne irgendwelche Konstruktionsmerkmale zu beeinträchtigen und ohne daß es nötig wäre, auf nichtkonventionelle, komplizierte oder kostspielige Maschinenkonzeptionen zurückzugreifen.

Es ist demgemäß die Aufgabe der Erfindung, eine dynamoelektrische Maschine zu schaffen, die nicht die bei den obenerwähnten Maschinen nach dem Stand der Technik auftretenden Nachteile aufweist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer dynamoelektrischen Maschine, welche von einfacher Konstruktion und wirtschaftlich herzustellen ist.

Die Erfindung hat ferner die Aufgabe der Schaffung einer

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dynamoelektrischen Maschine von der Art, die einen zylindrischen Rotor mit herkömmlichen verteilten Ankerwicklungen aufweist und von sowohl radialen als auch achsialen Luftspalten Gebrauch macht, um eine kompoundierte Wechselwirkung/Induktion zwischen dem Anker und den Verbundstatoren vorzusehen.

Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer dynamoelektrischen Maschine von der Art, wie sie in der letztgenannten Aufgabe vorgeschlagen wurde, welche eine bedeutend höhere Wirksamkeit als vergleichbare Maschinen nach dem Stand der Technik hat, um dadurch wesentliche Verbesserungen im Ausgangsdrehmoment - bei Betrieb als Motor - und bedeutende Erhöhungen in der elektrischen Ausgangsleistung - bei Betrieb als Generator - herbeizuführen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindun_ü besteht darin, die in den obenerwähnten Aufgaben angeführten Merkmale und Vorzüge sowohl bei dynamoleektrischen Wechselstromals auch Gleichstrommaschinen vo,..usehen.

Zur Erfüllung der obigen wie auch weiterer Aufgaben, die im folgenden in Erscheinung treten, enthält eine dynamoelektrische Maschine gemäß der Erfindung einen Rahmen und eine von dem Rahmen gelagerte umlaufende Welle. Ein zylindrischer Rotor ist koaxial auf der Welle gelagert

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und bildet, zwei achsiale Endflächen, die jeweils in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zu der Welle liegen, und eine zylindrische Umfangsfläche koaxial mit einer solchen Welle zwischen den achsialen Endflächen. Der Rotor ist mit einer Anzahl Nuten zur Aufnahme von Rotorspülenwicklungen versehen, die allgemein parallel zu der Welle liegen und im wesentlichen gleichmäßig voneinander um die Umfangsfläche herum beabstandet sind.

Es ist eine verteilte Ankerwicklung vorgesehen, die achsiale Abschnitte parallel zu der Welle aufweist, die in den radialen Abschnitten der Rotornuten im Bereiche der Endflächen aufgenommen werden und sich zwischen mit Bezug auf die Welle im wesentlichen diametral gegenüberliegenden Nuten erstrecken. Eine Einrichtung zur Erzeugung eines magnetischen Feldes ist vorgesehen zur Lagerung auf dem Rahmen, um ein erstes magnetisches Feld zu erzeugen, das zur Wechselwirkung mit den achsialen Abschnitten der Wicklung gerichtet ist, und um zweite magnetische Felder im Bereich jeder aohsialen Endfläche des Rotors zu erzeugen, welche zur Wechselwirkung mit den entsprechenden radialen Wicklungsabschnitten gerichtet sind.

Ein bedeutendes Merkmal der Erfindung besteht in der Verringerung der radialen und achsialen Luftspalte oder der Entfernungen zwischen den Rotoren und den radialen und achsialen Abschnitten der Anker-

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wicklungen auf ein Minimum. Um eine solche Optimierung in der Kopplung zwischen den magnetischen Feldern und den Ankerwicklungen zu erreichen, ist die Einrichtung zur Erzeugung des magnetischen Feldes vorteilhaft so gestaltet, daß sie in der Form allgemein mit der ümfangsflache und den koniöch-konvexen Oberflächen über-

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einstimmt, um den Aufbau radialer Wicklungsabschnitte an jeder Rotor- oder Ankerendfläche auszugleichen. Wahlweise können, wenn die Einrichtung zur Erzeugung des magnetischen Feldes nicht zur Übereinstimmung mit dem Rotorwicklungsaufbau an den achsialen Enden des Rotors gestaltet ist, Vorsprünge vorgesehen sein, die sich achsial von den Endflächen des Rotors forterstrecken. Derartige achsiale Vorsprünge sind so gestaltet, daß sie sich über die achsial äußersten Punkte des Wicklungsaufbaus hinwegerstrecken und schützende Schlitze für die radialen Wicklungsabschnitte und an jedem achsialen Ende des Rotors ei.&e im wesentlichen flache Oberfläche bilden.

Die Gegenstände und Vorzüge der Erfindung werden für Fachleute auf diesem Gebiet beim Lesen der folgenden Beschreibung mehrerer erläuternder Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen in Erscheinung treten.

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Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische, teilweise auseinandergezogene Darstellung einer dynamoelektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch die in Eig.1 gezeigte zusammengebaute Maschine nach der Linie 2-2;

Fig. 3 einen Schnitt durch die in Fig. 2 gezeigte Maschine nach der Linie 3-3»

Fig. U eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer dynamoelektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5einen vergrößerten Schnitt durch die in Fig. U gezeigte zusammengebaute Maschine nach der Linie 5-5;

Fig. 6 einen Teilschnitt durch die in Fig. 5 gezeigte Maschine nach der Linie 6-6;

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer Hälfte eines gemäß einer noch anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgelegten Stators;

Fig. 8 einen Schnitt durch den in Fig. 7 gezeigten Stator ' nach der Linie 8-8;

Fig. 9 einen Teilschnitt des in Fig. 8 gezeigten Stators nach der Linie 9-9;

Fig.. 10 einen Schnitt durch eine vollständig zusammengebaute dynamoelektrische Maschine bei Verwendung · von Statoren der in den Fign. 7 bis 9 gezeigten Art;

Fig. 11 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer noch andoren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 einen vergrößerten Schnitt durch eine zusammengebaute Maschine der in Fig. 11 gezeigten· Art;

Fig. 13 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Stator gemäß einer noch anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher die Statoren eine Abwandlung der in den Fign. 11 und gezeigten Statoren sind;

Fig. 1Λ einen vergrößerten Schnitt durch den in Fig. 13

.gezeigten Stator nach einer Schnittebene senkrecht zur Achse des Stators;

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Fig. 15 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer ncoh anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 16 einen vergrößerton Schnitt durch die in Fig.15 gezeigte Maschine nach einer Schnittebene im wesentlichen parallel zu der Achse der Maschine;

Fig.i6a eine perspektivische Darstellung der in den Fign. 15 und 16 gezeigten zusammengebauten Maschine;

Fig. 17 ist ähnlich der Fig. 15, zeigt jedoch noch eine zusätzliche . Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 18 ist ähnlich der Fig. 16, zeigt jedoch einen Schnitt durch die in Fig. 17 gezeigte Ausführungsform.

Es wird nunmehr spezifischer auf die Z-eichnungen Bezug genommen, in denen identische oder ähnliche Teile durchweg durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind, und zwar zunächst auf die Figuren 1 bis 3, in denen eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform gezeigt ist, welche Permanentmagnete in den Statoren verwendet.

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Die Ausführungsform der dynamoelektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung mit Permanentmagneten wird allgemein durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Maschine enthält einen allgemein zylindrischen Rahmen 12 von der normalerweise in herkömmlichen dynamoelektrischen Maschinen mit zylindrischem Rotor und verteilten Ankerwicklungen verwendeten Art.

Es ist eine Welle 14 vorgesehen, die drehbar durch herkömmliche Einrichtungen, wie z.B. geeignete Lager (nicht gezeigt) auf dem Rahmen 12 gelagert ist.

Ein allgemein mit dem Bezugszeichen 16 bezeichneter zylindrischer Rotor oder Anker ist koaxial auf der Welle 14 gelagert. Der zylindrische Rotor 16 begrenzt eine zylindrische Umfangsfläche 16a koaxial mit der Welle und zwei acnsiale Endflächen 16b und 16c.,., die jeweils in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zu der Welle 14 liegen und an jedem achsialen Ende der zylindrischen Umfangsfläche 16a angeordnet sind.Der Rotor oder Anker 16 ist mit einer Anzahl Nuten oder Schlitze I6d zur Aufnahme der Rotorspulenwicklungen versehen, Vielehe allgemein parallel zu der Welle 14 verlaufen und im wesentlichen gleichmäßig voneinander um die Umfangsflache 16a herum beabstandet sind.

Auf dem Rotor oder Anker 16 ist in herkömmlicher Weise

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eine allgemein durch das Bezugszeichen 18 bezeichnete verteilte Ankerwicklung vorgesehen, welche achsiale Abschnitte 18a aufweist, die parallel zu der Welle 1Λ liegen und in den Rotornuten oder -schlitzen I6d aufgenommen werden. Die verteilte Ankerwicklung bildet auch radiale Abschnitte 18b in dem Bereiche der Endflächen 16b und 16c, die sich zwischen mit Bezug auf die Welle 14-im wesentlichen diametral gegenüberliegenden Nuten I6d erstrecken. Die radialen Abschnitte 18b werden gelegcntlich αϊ,·; vordere Verbindungsabschnitte der Wicklung bezeichnet, während die radialen Abschnitte 18c gelegentlich als rückwärtige Verbindungsabschnitte der Wicklung bezeichnet werden.

Was bisher beschrieben wurde, ist eine dynamoelektrische Maschine - entweder Motor oder Generator - , die in ihrer Konstruktion herkömmlich ist.

Zur besseren Würdigung dar vorliegenden Erfindung wird nunmehr eine kurze Beschreibung einer herkömmlichen dynamoelektrischen Maschine mit Bezug auf die .bisher beschriebene Struktur gegeben. Gemäß dem Stand der Technik tritt der magnetische Einfluß des durch die Magnetkreiakonstruktion eines Stators aufgebauten Magnetfeldes hauptsächlich mit dem Umfang oder der Umfangsfläche 16a des Ankers in Wechselwirkung, um das Drehmoment oder die Kraft zu schaffen, welche den Umlauf erzeugt. Allgemein sind die

Statoren für den Aufbau des Feldes mit diametral gegenüberliegenden magnetischen Nord- und Südpolflächen ausgelegt, die mit dem Umfang oder der Umfangsfläche des Ankers übereinstimmen und nur mit den achsialen Wicklungsabschnitten 18a in Wechselwirkung treten, die in den Umfangsnuten oder -schlitzen I6d liegen. Dieser herkömmliche Lösungsweg wurde be.schritten trotz der Tatsache, daß die vorderen Verbindungsabschnitte oder die radialen Abschnitte 18b und die hinteren Verbindungsabschnitte oder die radialen Abschnitte 18c notwendigerweise in allen Rotor- oder Ankerwicklungen im wesentlichen wie in den Zeichnungen angegeben vorhanden waren. Jedoch ist bisher keinerlei Versuch gemacht worden, Vorteil aus diesen zusätzlichen Wicklungsabschnitten an jeder achsialen Oberfläche des Rotors oder Ankers zu ziehen, um die Wirksamkeit der Maschine zu erhöhen.

Die vorliegende Erfindung macht es sich hauptsächlich zur Aufgabe, Feldaufbaustatoren zu konstruieren, welche mit den Ankerspulen nicht nur auf dem Umfang oder der Umfangsfläche des Ankers oder Rotors entlang in Wechselwirkung treten, sondern auch längs beiden achsialen Seiten des Ankers. Während die Beschreibung verschiedener folgender bevorzugter Ausführungsformen Statorkonstruktionen offenbart, welche sowohl Permanentmagnete als auch Elektromagnete oder Kombinationen von beiden enthalten, erreichen· alle Konstruktionen das günstige Ergebnis, daß zusätzliche Statormagnetfelder.erzeugt werden und so angeordnet sind,

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daß sie mit den bisher vernachlässigten vorderen und hinteren Verbindungabschnitten 18b und 18c in Wechselwirkung treten, was im Anschluß hieran ausführlicher beschrieben wird.

Außerdem werden alle Anker 16 als 12spulige Anordnungen gezeigt. Dies dient jedoch lediglich der Erläuterung, und es können, wie aus der folgenden Offenbarung deutlicher hervorgeht, beliebige Ankerspulenanordnungen verwendet werden, wobei dennoch die Zwecke der vorliegenden Erfindung erfüllt werden. Die zugeordnete Wandleranordnung mit 12 Segmenten, die bei den gezeigten 12spuligen Wicklungen verwendet wird, würde normalerweise allen Ausführungsformen gemeinsam sein. Jedoch ist die Wandleranordnung im Interesse der Zweckmäßigkeit und Klarheit aus den Zeichnungen herausgelassen worden, da sie vollständig herkömmlich ist. Motorgehäuse, Isolierungs- und Endanschlußanordnungen sind ebenfalls aus demselben Grunde fortgelassen worden. Wo angegeben, bedeuten die Buchstaben "N" und "S" Nordbzw. Südpol und sind lediglich zur Erläuterung.aufgenommen. Die Pole können natürlich in den meisten Fällen ohne Beeinträchtigung des Betriebes oder der Leistung der Maschinen umgekehrt werden.

Demgemäß ist bei jeder der zu beschreibenden Ausführungsformen eine auf dem Rahmen 12 gelagerte Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes vorgesehen, um ein erstes

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Magnetfeld zu erzeugen, welches den radialen Luftspalt zwischen dem Rahmen 12 und der zylindrischen Umfangsflache 16a überbrückt und zur Wechselwirkung mit den achsialen Wicklungsabschnitten 18a gerichtet ist, und zweite Magnetfelder in dem Bereich jeder achsialen Endfläche 16b, 16c des Rotors oder Ankers 16 zu erzeugen, die zur Wechselwirkung mit dem entsprechenden Wicklungsanschluß oder den radialen Abschnitten 18b, 18c gerichtet sind.

Es wird nunmehr wiederum auf die Figuren 1 bis 3 Bezug genommen, in denen der Statormagnetkreis als eine Reihe Permanentmagnete mit den relativen Polaritäten gemäß der Darstellung umfassend gezeigt wird. Es sind somit diametral gegenüberliegende Permanentmagnete 20 und 21 mit entgegengesetzten Polaritäten vorgesehen. Das • zwischen den Permanentmagneten 20 und 21 erzeugte magnetische Feld überbrückt den radialen Luftspalt und tritt mit den achsialen Wicklungsabschnitten 18a der Ankerwicklung in Wechselwirkung.

Der Rahmen 12 enthält, wie insbesondere in Fign. 1 und 2 gezeigt, auch Statorendabschnitte, Abdeckungen oder Platten 12b, welche die an jedem achsialen Ende des zylindrischen Abschnitts 12a des Rahmens 12 gebildeten öffnungen jeweils schließen. Während eine der Abdeckungen oder Platten 12b einstückig mit dem

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zylindrischen Rahmenabschnitt 12a ausgebildet sein kann, muß die andere Abdeckung 12b natürlich notwendigerweise entfernbar sein, um das Einsetzen des Rotors oder Ankers 16 in den Rahmen 12 zu gestatten.

Auf einer Rahmenendabdeckung 12b sind auf diametral entgegengesetzten Seiten der Welle 14- Permanentmagnete 22 und 23 von entgegengesetzter Polarität gelagert, wie gezeigt. In ähnlicher Weise sind auf der anderen der Rahmenendabdeckungen 12b Permanentmagnete 24- und 25 - ebenfalls von entgegegetzter Polarität - auf diametral entgegengesetzten Seiten der Welle 14- gelagert. Wie ersichtlich, bringt die Anordnung von Permanentmagneten entgegengesetzter Polaritäten auf diametral entgegengesetzten Seiten der Welle 14· auf jeder der Rahmenabdeckungen 12b ein magnetisches Feld hervor, welches die vorderon und rückwärtigen Verbindungsabschnitte oder die radialen Abschnitte 18b.und 18c koppelt, um dadurch mit ihnen in Wechselwirkung zu tre- ' ten. Die Maschine ermöglicht eine bedeutende Ver-. besserung in der Leistungsfähigkeit gegenüber den herkömmlichen Nur-ümfangsstatorausführungen. Da die Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 3 sowie auch die anderen im Anschluß hieran zu beschreibenden Ausführungsformen eine. Wechselwirkung mit einem bisher nicht in Anspruch genommenen Energiefeld gestatten,

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nämlich den achsialen Seiten der Ankerspulen, bewirkt die Maschine bei Betrieb als Motor die Erzeugung eines gegebenen Drehmoments an der Welle bei Verwendung nur eines geringen Bruchteils des normalerweise erforderlichen Stromes oder der normalerweise erforderlichen elektrischen Eingangsenergie. Mit anderen Worten erzeugt eine als Motor arbeitende Maschine unter Einschluß der vorliegenden Erfindung bei derselben Menge elektrischer Eingangsenergie ein bedeutend größeres Ausgangsdrehmoment an der Welle 14·. Enstsprechende Leistungen würden sich natürlich ergeben, wenn die Maschine als Generator zu benutzen wäre.

Um den Vorteil dieser zusätzlichen Quelle der Wechselwirkung zwischen dem Anker oder Rotor und den Statorfeldern voll auszunutzen und daher die dadurch erzielbare Leistung zu optimieren, wird die Form des Statorfeldes - wenn angemessen - abgewandelt, um die Kopplung zwischen dem Statorfeld und den Verbindungsabschnitten oder radialen Abschnitten 18b, 18c der Ankerwicklung zu verbessern. Es ist somit ersichtlich, daß die radialen Wicklungsabschnitte 18b und 18c an jeder achsialen Endfläche 16b, 16c des Rotors 16 einen Aufbau überlappender Wicklungen erzeugen, der an der Umfangsflache I6a ein Minimum bildet und allmählich zu einem Maximum in dem Bereich der Welle 1Λ zunimmt. Dieser Aufbau, der

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beispielsweise in Fig. 2 allgemein durch das Bezugszeichen 26 bezeichnet ist, bildet eine allgemein konisch-konvexe Oberfläche. Um den Luftspalt zwischen den radialen Wicklungsabschnitten und den Permanentnafjaeten 25-25 auf ein Minimum zu verringern und daher die Kopplung zwischen dem Statorfeld in jenen Bereichen mit den Seiten- oder Verbindungswicklungen zu verbessern, sind die Rahmenondabdeckungen 12b so geformt, daß sie allgemein den konisch-konvexen Oberflächen entsprechen. Natürlich ist, wie bereits erwähnt, dasselbe zutreffend für die radial beabstandeten Magnete 2o und 21, die auf dem zylindrischen Abschnitt 12a des Rahmens angeordnet sind. Durch Verminderung der Luftspalte zwischen den Permanentmagneten und den zugeordneten Ankerwiciclungsabschnitten wird die Kopplung zwischen den zugeordneten Feldern optimiert und die magnetische Wechselwirkung - sei es zur Erzeugung eines Drehmoments oder sei es zur Erzeugung ein.er induzierten EMK - wird verbessert. In den Ausführungsformen der Figuren 1 bis 3 sind die Endabdeckungen 12b als jeweils eine allgemein konkave Fläche begrenzend gezeigt, die in der Form jeweils der durch die radialen Wicklungsabschnitte begrenzten konisch-konvexen Oberfläche entspricht. Daher wird in der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsform das erste Statorfeld durch die Permanentmagnete 20 und 21 erzeugt, während die zweiten magnetischen Felder, die als Ergebnis der

Anwendung der Konstruktionen gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, durch die Permanentmagnete 22 und 23 an einem achsialen Ende und durch die Permanentmagnete 24 und 25 an dem anderen achsialen Ende hervorgebracht werden.

Es-ist festgestellt worden, daß durch den Einschluß der zusätzlichen Permanentmagnete 22 bis 25 das Ausgangsdrehmoment aus der Maschine mehr als verdoppelt werden kann, ohne eine Erhöhung in dem Strombedarf für die Ankerspulen. Zusätzlich könnte auch dadurch eine weitaus größere EMK induziert werden. Die Größen der obenerwähnten Verbesserungsergebnisse sind ebenso anwendbar auf alle im folgenden zu beschreibenden elektromagnetischen Gestaltungen.

Es sollte mit Bezug auf die Ausführungsform der Fign. 1 bis 3 auch darauf hingewiesen werden, daß, während alle Statorfelder in dieser Ausführungsform durch Permanentmagnete erzeugt werien, dia gleichen oder ähnliche Ergebnisse erreicht werden können, wenn wenigstens einer dieser Permanentmagnete durch einen geeigneten Elektromagneten ersetzt wird, der dieselben Polaritäten zeigt. Es kann daher in der Ausführungsform der ■ Fign. 1 bis 3 wenigstens einer der gezeigten Permanentmagnete durch einen Elektromagneten ersetzt werden, so daß alle Einrichtungen zur Erzeugung eines Stator-

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feldes entweder Permanentmagnete, Elektromagnete oder Kombinationen von ihnen sind.

Es wird nunmenr auf die Fign. 4· bis 6 Bezug genommen, in denen eine andere gegenwärtig bevorzugte Ausführungs· form der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, und zwar in Form einer Einzelstatorausführung, die zur Verwendung von nur zwei Spulen in dem Stator ausgelegt ist und nur einen Nordpol und einen Südpol erzeugt. Die zweite Ausführungsform wird allgemein durch das Bezugszeichen 30 bezeichnet. Der Anker 16 ist identisch mit dem im vorhergehenden in Verbindung mit der ersten Ausführungsform nach den Fign. 1 bis 3 beschriebenen. Hier jedoch enthält die Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes zwei .entgegegesetzte allgemein U-förmige Magnetschalenkörper 32, die in diametral gegenüberliegenden Seiten des Rotors 16 angeordnet sind, um denselben im wesentlichen zu umgeben. Jeder Schalenkörper 32 weist einen Längsabschnitt 32a allgemein übereinstimmend mit der Form des Rotorumfangsabschnitts 16a auf, sowie jeweils querverlaufende Abschnitte 32b und 32c an jedem Ende des Längsabschnittes 32a. Jeder querverlaufende Abschnitt 32b, 32c erstreckt sich von dem zugeordneten Längsabschnitt 32a zu dem Bereich der Welle 14.» wobei die entsprechenden querverlaufenden Abschnitte auf den gegenüberliegenden Schalenkörpern dazwischen Luftspalte nächst den

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achsialen Abschnitten oder den Verbindungsabschnitten 18b, 18c der Wicklung bilden. Es ist eine Statorwicklung 34 vorgesehen, welche sich um jeden Schalenkörper 32 herumerstreckt · und zwischen den radial äußersten und innersten Oberflächen desselben liegt, wie gezeigt. Jeder Schalenkörper 34 erstreckt sich vorteilhaft um einen entsprechenden Längsabschnitt 32a herum und liegt allgemein parallel zu der Welle 14.

In jedem querverlaufenden Abschnitt sind, wie gezeigt, kreisförmige Ausnehmungen 32d vorgesehen, die zur Aufnahme der Welle 14 unter Bildung eines Luftspalts zwischen gegenüberliegenden querverlaufenden Abschnitten auf jeder Seite der Welle dimensioniert sind.

Die relativen Polaritäten der U-förmigen Magnetschalenkörper sind in den Fign. 4 und 5 gezeigt. Wie ersichtlich, wird quer über den Luftspalt an jedem Paar gegenüberliegender Pole an diametral gegenüberliegenden Seiten der Welle ein Magnetfeld erzeugt, welches in der Lage ist, wieder eine Kopplung mit den Verbindungsabschnitten oder radialen Abschnitten 18b, 18c der Ankerwicklung herzustellen. Daher ist wiederum eine Kopplung mit solchen bisher ungenutzten Ankervjxcklungsabs chnxtten vorgesehen, um dadurch die Leistungsfähigkeit insgesamt und den Betrieb der Maschine zu verbessern.

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Wie bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform, sind die Schalenkörper 32 vorteilhaft mit. Oberflächen 32e und 32f versehen, die von etvm konischer Gestalt sind Und sich in ihrer Form so nahe wie praktisch möglich der allgemein konvexen Oberfläche des Aufbaus 26 an jedem achsialen Ende des Ankers anpassen. Wie bereits, erwähnt, verringert eine solche Übereinstimmung in der Form der Elemente zur Erzeugung desStatormagnetfeldes die Luftspalte in den achsialen oder Endbereichen auf ein Minimum, optimiert die Kopplung und optimiert daher die Wechselwirkung und die Ausgangsleistung.

Da die in den Fign.4 bis 6 gezeigte Ausführungsfprm die U-förmigen Magnetschalenkörper 32 vorsieht, die vollständig den Anker umgeben, um - wie beschrieben - auf allen Oberflächen mit den Ankerspulen in Wechselwirkung zu treten, wird diese Ausführungsform als die zu bevorzugende angesehen, da sie die größte Drehmomentleistung proportional zu ihrem Strombedarf hervorbringt. In dieser Konstruktion tritt der hauptsächliche Wechselwirkungsschub für Motorbetrieb (oder, induktive Schub für Generatorbetrieb) an den Umfangsabschnitten der Ankerspulen auf, welche parallel zu den Statorspulen liegen, wie es bei herkömmlichen Maschinen der Fall ist. Jedoch der sekundäre Schub oder die induktive Leistung tritt an den achsialen Seitenabschnitten der Ankerspulen auf. Beide Wirkungen sind gleichzeitig und verbinden sich zur übertragung einer größeren magnetischen Kraft auf die

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Ankerspulen für entweder Motor- oder ggfs . Generatorbetrieb.

Es wird weiterhin auf die Fign. U bis 6 Bezug genommen, · welche Schalenkörper 32 zeigen, die aus aufeinandergestapelten Lamellenstrukturen zu bilden sind, die in Ebenen parallel zur Welle 14 liegen und beispielsweise durch Niete 36 zusammengehalten werden. Es können jedoch auch andere beliebige herkömmliche Einrichtungen zur Verbindung der aufeinandergestapelten Lamellenstrukturen verwendet werden.

TJm die Magnetfelder an den zwischen den benachbarten und gegenüberliegenden querverlaufenden Abschnitten 32b gebildeten Luftspalten zu optimieren, ist vorteilhaft ein zylindrisches Joch 38 vorgesehen, welches koaxial zu der Welle. 1Λ liegt und unter magnetischer Verbindung der radial äußersten Oberflächen der Längsabschnitte 32a der Schalenkörper 32 diese Schalenkörper 32 einschließt. Wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich, vermindert das magnetische Kurzschließen der äußersten Pole, welche nicht in die Produktion nützlichen Magnetflusses eingehen, die Reluktanz des Magnetkreises in der Weise, daß der in den verschiedenen Luftspalten einschließlich des radialen Spalts zwischen dem Längsabschnitt 32a und der Umfangsfläche 16a des Rotors verfügbare Magnetfluß sowie der in den in den Bereichen

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der Welle nächst den Verbindungsabschnitten oder radialen Abschnitten 18b, 18c des Ankers erzeugten achsialen Luftspalten verfügbare Magnetfluß verstärkt oder vergrößert wird. In einer praktischen Ausführungsform kann das Joch 38 in beliebiger herkömmlicher Weise wie z.B. Punktschweißungen 4·0, die in Fig. 5 vorgeschlagen sind, an die U-förmigen Magnetschalenkörper angefügt oder mit ihnen verbunden werden.

Während die in den Fign. A bis 6 gezeigten Schalenkörper aus in Ebenen parallel zu der Welle liegenden, aufeinandergestapelten Lamellenstrukturen gebildet sind, ist das Joch 38 gemäß der Darstellung aus praktischen Gründen aus in Ebenen senkrecht zu der Welle 1U liegenden aufeinander gestapelten Lamellenstrukturen gebildet.

Eine Abwandlung der in den Fig. 4· bis 6 gezeigten Ausführungsform wird in den Fign. 7 - bis 10 gezeigt, und der Stator dieser abgewandelten Ausführungsform ist allgemein durch das Bezugszeichen 50 bezeichnet. Hier erstrecken sich die Wicklungen 34- auf den. äußeren Umfangsflächen 52 der querverlaufenden Abschnitte 32b in einer Ebene senkrecht zu der Welle 14, zusätzlich zu ihrer Erstreckung längs dem Längsabschnitt wie bei der in den Fign. 4- bis 6 gezeigten Ausführungsform. Um die Wicklung 3Λ in der gezeigten Form und in Verbindung mit dem Magnetschalenkörper zu halten, sind vorteilhafterweise Wicklungs

halterungen 54· in Form von Kanälen mit einer U-förmigen Querschnittsform vorgesehen. Die mittlere Halterung auf jedem querverlaufenden Abschnitt 32a ist mit einem Ausschnitt 32d zur Aufnahme der Welle versehen, wie im vorhergehenden beschrieben.

Es wird nunmehr auf die Fig. 10 Bezug genommen, welche eine elektrodynamische Maschine mit zwei Jochen 50 von der in Fign. 7 und 8 gezeigten Art zeigt, sowie die relativen Polaritäten der U-förmigen Magnetschalenkörper bei Veranlassung eines Stromflusses in den Wicklungen 34·· Um den brauchbaren Fluß in der Maschine zu optimieren, werden vorteilhaft an jedem achsialen Ende der Maschine Joche 58 verwendet, um die achsial äußersten Oberflächen der querverlaufenden Abschnitte magnetisch zu verbinden, zusätzlich zu dem zylindrischen Joch 38, das koaxial zu der Welle 14- ist und unter magnetischer Verbindung der radial äußersten Oberflächen der Längsabschnitte gemäß der Beschreibung in Verbindung mit den Fign. U und 5 die Schalenkörper einschlicht. Während die Magnetjoche 38 und 58 vorteilhafterweise gleichzeitig benutzt werden, wie in Fig. 10 gezeigt, ist es möglich, bei damit einhergehender Abnahme in den verbesserten Ergebnissen eines dieser Joche zu eliminieren.

Während die in den Fign. 7 bis 10 gezeigten Schalenkörper und die Joche 58 aus in Ebenen parallel zu der Welle 14·

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- Jr) -

gelegenen Lamellenstrukturen gebildet sind, sind die Lamellenstrukturen des Joches 38, wie im vorhergehenden erwähnt, konzentrisch zu der Achse der Welle Ή angeordnet.

Es ist möglich, in Verbindung mit den Statoren 50 der Fign. 7 bis 10 den brauchbaren Magnetfluß sowohl in den . radialen als auch in den achsialen Luftspalten durch Hinzufügung von Permanentmagneten zu erhöhen und dadurch effektiv Verbundmagnete zu bilden. Fig. 8 zeigt lediglich in Form eines Beispiels die Hinzufügung.von Permanentmagneten 56 mit relativen Polaritäten wie gezeigt, welche die brauchbaren Statormagnetfelder durch Kompoundieren der Felder erhöhen, welche von den durch die Verwendung der Wicklungen 31 gebildeten Elektromagneten erzeugt werden. Derartige Permanentmagnete 56 sind daher auf den achsial äußersten Oberflächen der querverlaufenden Abschnitte 32 b angeordnet, und zwar derart, daß sie die zweiten Magnetfelder verstärken, die eine Kopplung mit den Vorbindungsabschnitten oder radialen Abschnitten 18b und 18c des Ankers herstellen.

Wie bei den im vorhergehenden diskutierten Ausführungsformen, sind die Innenflächen- d'es Stators 50, ..welche dem Anker zugewandt oder ihm zunächst angeordnet sind, so gestaltet, daß sie die Luftspalte dazwischen auf ein Minimum herabsetzen und daher die magnetische Kopplung optimieren.

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- 94 - ^:

Die Übereinstimmung der Form des Stators mit;der kon vexen Form der Ankerwicklungen ist in Fig. 9 gezeigt, in welcher die Innenseite 32e die Form einer konischkonkaven Oberfläche hat, die so gestaltet ist, daß sie die äußere oder konvexe Form der Endwicklungen 18b, 18c des Ankers ergänzt.

Es wird nunmehr auf die Fign. 11 and 12 Bezug genommen, in welchen eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, welche allgemein das Bezugszeichen 60 trägt. Wie im vorhergehenden, ist der Rotor oder Anker im wesentlichen der gleiche wie bereits beschrieben. In dieser Ausführungsform enthält jedoch die Einrichtung zur Erzeugung des Statormagnetfeldes zwei Körper, die halbkreisförmige Magnetsektoren 62 an jedem achsialen Ende des Rotors 16 sein können, welche zur Bildung eines diametralen Luftspaltes 64 nächst deh" radialen Abschnitten 18b, 18c der Wicklung angeordnet sind. Jedem Sektor 62 ist ein halb.zylindrischer Vorsprung 66 zugeordnet, der so bemessen ist, daß er einen Abschnitt der Rotorumfangsfläche 16a mit geringem Abstand abdeckt. Die halbzylindrischen Vorsprünge 66 auf zugeordneten Sektoren 62 bilden auch in Längsrichtung verlaufende Luftspalte 68, die parallel zu der Welle 14· verlaufen und nächst den achsialen Abschnitten 18a der Wicklung angeordnet sind. Es ist eine Wicklung 70 vorgesehen, welche sich um den Umfang der Sektoren 62 in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zu der Welle 1Λ herumerstreckt. Auf diese Weise erzeugen die

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y -····· 3152555

Wicklungen 70 an den diametralen Luftspalten 64· ein Feld, das zur Kopplung mit den radialen Wicklungs- oder Verbindungsabschnitten 18b, 18c geeignet ist, und erzeugen an den in Längsrichtung verlaufenden Luftspalten 68 ein Feld zum Koppeln mit den achsialen Wicklungsabschnitten18a.

Die relativen Polaritäten für eine der Veranschaulichung dienende Anordnung sowie die Richtungen der Wicklungsströme sind in Fig. 12 gezeigt. Um den brauchbaren Magnetstatorfluß zu verstärken, sind vorzugsweise Joche, wie z.B. das Joch 72 vorgesehen, welche in Form einer kreisförmigen Scheibe zur magnetischen Verbindung der achsial äußersten Oberflächen der magnetischen Sektoren 62 ausgebildet sind.

Während die Sektoren 62 als aus konzentrischen Lamellenstrukturen koaxial zu der Welle 14- gebildet und mit Schlitzen zur Bildung der diametralen Luftspalte 64· versehen dargestellt sind,kann der Sektor 62 auch aus einer ununterbrochenen spiralförmigen Lamellenstruktur mit Schlitzen zur Bildung der diametralen Luftspalte hergestellt sein. Die Lösungsformen der konzentrischen und spiralförmigen Lamellenstrukturen haben jeweils ihre eigenen Vorteile und Nachteile hinsichtlich der Verbindung, der Wirtschaftlichkeit in der Herstellung, etc.,und es kann sich in einer gegebenen Answendungsart die eine vorteilhafter erweisen als die andere.

3152561

Das Kompoundieren von Magneten ist auch bei der in den Fign. 11 und 12 gezeigten Ausführungsform möglich. Es sind beispielsweise die Permanentmagneto 74 in ihrer Anordnung auf den radial äußersten Oberflächen der halbzylindrischen Vorpsrünge 66 gezeigt, um die brauchbaren Statormagnetfeider zu verstärken. Ungeachtet dessen, ob die zusätzlichen Permanentmagnete 74 verwendet werden oder nicht, ist es vorteilhaft, von dem Joch 72 Gebrauch zu machen, welches - wie beschrieben - in Form einer kreisförmigen Scheibe vorgesehen ist, welche die achsial äußersten Oberflächen der- magnetischen Sektoren 62 magnetisch verbindet. Wegen der relativen Polaritäten der Magnete ist es aber nicht zweckmäßig, von dem zylinder förmigen Joch der beispielsweise in Verbindung mit den Fign. 4 und 10 beschriebenen Art Gebrauch zu machen, welches durch das Bezugszeichen 38 gekennzeichnet ist.

Eine abgewandelte Form der in den Fign. 11 und 12 gezeigten elektrodynamischen Maschine wird in den Fign. 13 und 14 gezeigt. Hier ist bei der allgemein mit 80 bezeichneten abgewandelten Ausführungsform wie auch beispielsweise bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform vorgesehen, daß sich jede Wicklung 70 um den Sektor herum und auch auf dem Umfang der radialen Außenseite einer zugeordneten Erstreckung 66 entlangerstreckt, wie in Fig. 13 gezeigt. Die Wicklungen 70 in Fig. 13 enthalten daher Abschnitte, die sich auf den diametralen

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3H

Luftspalten 64 entlang erstrecken - wie am besten in Fig» 14 ersichtlich -·,achsiale Abschnitte 70a, die sich auf der Außenseite einer zugeordneten Erstreckung 66 in einer Richtung parallel zu der Welle 14 entlangerstrecken» und einen Wicklungsumfangsabschnitt 70b, der sich auf der Außenumfangsseite einer zugeordneten Erstreckung in einer Ebene im wesentlichen lotrecht zu der Welle entlangerstreckt. Bei dieser abgewandelten Ausführüngsform 80 ist - wie am besten in l'ig. 14 dargestellt - vorteilhafterweise ein zylindrisches Joch 38 koaxial zu der Welle 14 vorgesehen, das magnetisch mit den radial äußersten Oberflächen der halbzylindrischen Vorsprünge 66 verbunden ist.

.'■■-■

Gemäß einem weiteren Merkmal der in den Fign. 13 und gezeigten Ausführungsform kann das Joch, welches in Form einer kreisförmigen Scheibe vorgesehen ist, mit den achsial äußersten Oberflächen des Magnetsektors 62 magnetisch verbunden sein, so daß bei Verwendung des zylindrischen Joches 38 die kreisförmige Scheibe und die zylindrischen Joche zur Bi3.dung eines ununterbrochenen Joches zusammengefügt werden, welches die entsprechenden Sätze von Sektoren und zugeordneten Vorsprüngen einschließt . ic

Die obenbeschriebenen und in den Fign. 11 bis 1.4$ 16 und

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gezeigten Auaführungsformen können als mit Doppelscheibenstatoren ausgestattet beschrieben werden, die für eine Verwendung von insgesamt vier Statorspulen ausgelegt sind, wobei jeder Satz Statorpole durch zwei Spulen erzeugt wird. Wie bei den anderen im vorhergehenden beschriebenen Ausführungsformen, umgibt jede Statorscheibe den Anker 16 und gestattet eine Wechselwirkung mit den Ankerspulen an allen Oberflächenabschnitten derselben, einschließlich der Umfangs- und Endflächen. Diese Konstruktionen, gewährleisten eine größere Drehmomentleistung als die in den Fign. U bis 10 gezeigte Ausführungsform mit einem einzigen Stator; In den Ausführungsformen der Fign. 11 bis M*, 17 und" ist die Wechselwirkung zwischen den Statorfeldern und den Ankerwicklungen - sei es zur Erzeugung eines Schubes oder Drehmoments oder zum Induzieren einer Spannung in diese Wicklungen - umgekehrt. Der Hauptschub tritt auf an dem achsialen Seitenabschnitt der Ankerwicklungen parallel zu den Statorpolen, während der sekundäre Schub oder die induktive Wechselwirkung an den Umfangspolerstreckungen parallel zu dem Umfangsäbschnitt der Ankerspulen stattfindet. Wiederum treten beide Wirkungen gleichzeitig auf und vereinigen sich zum Aufbringen einer größeren magnetischen Kraft auf die Ankerspulen für Motoroder Generatorbetrieb, was immer zutreffend sein mag.

Bei weiterer Bezugnahme auf die Fign. 11 bis M, 17 und

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sollte darauf hingewiesen werden, daß bei Bildung von Schlitzen oder diametralen Luftspalten in den den _._ kreisförmigen Sektor 62 bildenden spiralförmigen Lamellenstrukturen die achsialen Außenabschnitte des Sektors 62 zwischen den Wicklungen 70 und den.Scheibenjochen 72 für alle praktischen Zwecke auch ein Joch zur Verbindung beider Pole enthalten. Demgemäß sind die Scheibenjoche 72 effektiv zusätzliche. Joche, die bei der Verbindung der Pole, z.B. der Südpole in Fig.12 oben und der Nordpole in Fig.12 unten, unterstützend mitwirken.

Wie bei den anderen Ausführungsformen, sind aus denselben Gründen, wie sie mit Bezug auf die anderen Ausführungs.formen dargelegt wurden, konkave Innenflächen 62b und 66b vorgesehen. ■

Das Kompoundieren von Magneten ist auch hier möglich durch die Bereitstellung von Magneten 74- mit relativen Polaritäten, wie sie in Fig. 12 gezeigt sind.

Zur Verbindung der die halbkreisförmigen Sektoren 62 bildenden konzentrischen Lamellenstrukturen können beliebige bekannte Mittel verwendet werden; die Niete sind als eine mögliche Art zur Durchführung dieser Verbindung gezeigt.

3152555

In den Fign. 15 und 16 wird eine elektromagnetische Dreifachstatorausführungsform gezeigt, die allgemein durch das Bezugszeichen 90 bezeichnet ist. Wie bei der letzterwähnten Ausführungüform, uathült dio Mauchirio 90 zwei halbkreisförmige Magnetsektoren 62 an jedem achsialen Ende des Rotors 16 und eine sich um den Umfang der' Sektoren in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zu der Welle 14 herumerstreckende Wicklung 70, die einen diametralen Luftspalt 64· nächst den radialen Wicklungsabschnitten 18b, 18c bildet. Es ist ein zylindrischer Magnetkörper 92 vorgesehen, der allgmein koaxial zu der Welle 14· ist und die Umfangsflache 16a des Rotors 16 einschließt. Der Magnetkörper 92 weist Polabschnitte 94t 96 auf, die radial nach innen bis in die Nähe der Umfangsfläche 16a des Rotors 16 hinein vorstehen. Es sind Wicklungen 98 vorgesehen, die sich - wie gezeigt - um jeden der Polabschnitte 94, 96 herumerstrecken.

Die Maschine 90 verwendet daher einen herkömmlichen zweipoligen Stator, der an der Umfangsfläche der Wicklung in Stellung gebracht ist, und zweipolige Doppelscheibenstatoren, wie sie im vorhergehenden in Verbindung mit den Ausführungsformen 11 und 12 beschrieben wurden. Daher sieht die Anordnung der Maschine 90 insgesamt sechs Statorspulen vor, von denen je zwei eines der Statorfelder erzeugen. Wie bei den anderen Ausführungsformen umgeben die drei Statoren wiederum den Anker, um

...737

·· : ····»·· 3152555

auf allen Oberflächen eine Wechselwirkung mit den Ankerspulen zuzulassen. Diese Konstruktion schafft die größte Drehmomentenergie (oder Spannungsinduktion für Generatorbetrieb). In dieser Ausführungsform treten alle drei Statoren gleichzeitig mit allen Ankerspulenoberflächen in Wechselwirkung und vereinigen sich zur Erzeugung des größten Ausmaßes eines Drehmoments. Es ist in Verbindung mit dieser Ausführungsform zusätzlich zu beachten, daß sie bei Verwendung von nur Gleichstrom die Verwendung vou Permanent- und Elektromagneten in einer Kombination zuläßt, d.h.. von Umfangselektromagneten und Achsialseiten- oder Endenpermanentmagneten oder umgekehrt.

Die in den Fign. 15» 16 und 16a gezeigten Scheibenstatoren können in· derselben Weise wie im vorhergehenden für die Dualstatorausführungsform beschrieben konstruiert werden, ausgenommen natürlich die Vorsehung der Polerstreckungen 66. Es sind auf den halbkreisförmigen Sektoren konkave Innenseiten aus denselben, Gründen wie im vorhergehenden beschrieben vorgesehen. Diese Statoren können auch aus einer ununterbrochenen Bandspule konstruiert werden, um einen Lamellenkern von gewünschtem Durchmesser zu erzeugen, wie im vorhergehenden vorgeschlagen. Durch den Mittelpunkt kann in der Nähe der Innenfläche ein entsprechend bemessenes Loch gebohrt werden, um die Größe und spezifische Anzahl Drahtwindungen

31 5256§

aufzunehmen. Sodann wird auf der Länge des Bohrloches _: entlang ein Schlitz eingeschnitten, um die Pole zu bilden und den Einsatz der Spulen zuzulassen. Die Rückseite oder Außenseite bleibt ganz und unbeschnitten und enthält ein Joch zur Verbindung beider Außenpole, wie in Verbindung mit Fig. 12 diskutiert.

Während die meisten dynamoelektrischen Maschinen» welche mit zylindrischen Rotoren und verteilten Ankerwicklungen auf den Rotoren versehen sind,fast unvermeidlich zu einem Aufbau überlappender Wicklungen an den achsialen Endflächen des Rotors führen, zeigen die Fign. 17 und 18 eine Abwandlung aller vorhergehenden Ausführungsformen, die den Aufbau 26 auf andere Weise als durch Schaffung komplementärer konkaver Oberflächen auf den einander .zugewendeten Statorflächen auszugleichen suchen. In der letzten zu beschreibenden Ausführungsform, die allgemein durch das Bezugszeichen 100 in den*Fign.17 und 18 bezeichnet wird, erzeugen die radialen Wicklungsabschnitte 18b und 18c an jeder achsialen Endfläche des Rotors 26 einen Aufbau 26 überlappender Wicklungen, wie im vorhergehenden diskutiert. Während jedoch ein solcher Aufbau im allgemeinen eine konisch-konvexe Oberfläche begrenzt, enthält die abgewandelte Ausführung^

- T'l form 100 Magnetvorsprünge 102, die sich achsial von "jeder

Endfläche 16b und 16c des Rotors 16 forterstrecken, wie

gezeigt. Die achsialen Vorsprünge 102 sind so geformt, daß sie sich über die achsialen Außenpunkte des Aufbaus 26 hinwegerstrecken und schützende Schlitze für die radialen Wicklungsabschnitte 18b, 18c und ferner eine im wesentlichen flache Oberfläche 106 an jedem achsialen Ende des Rotors 16 bilden. Auf diese Weise kann der Rotor 16 in einem Rahmen 12 mit einem zylindrischen Hohlraum 108 aufgenommen werden, wobei die radialen sowie auch die achsialen Luftspalte nunmehr in der Lage sind, ohne die Gefahr einer Beschädigung der radialen Wicklungsabschnitte 18b, 18c auf ein Minimum verringert zu werden.

Die Konstruktion der Vorsprünge 102 ist nicht kritisch, solange diese Vorsprünge aus magnetischem Material hergestellt werden. Somit können, wie in Fig.17 und" in Fig. 18 oben gezeigt, der Rotor 16 und die Vorsprünge 102a aus in Ebenen normal zu der Welle gelegenen, aufeinandergestapelten Lamellenstrukturen gebildet werden. Jedoch kann, wie in Fig. 18 unten vorgeschlagen, der Rotor 16 aus in Ebenen senkrecht zu der Welle 14 gelegenen, aufeinandergestapelten Lamellenstrukturen gebildet werden, während die Vorsprünge 102b aus aufeinandergestapelten konzentrischen Lamellenstrukturen gebildet sind, die koaxial zu der Welle 14 liegen oder spiralförmig sind. Die beiden unterschiedlichen Konstruktionen haben wechselnde Grade von Vorteilen, und die zu verwendende muß auf der Grundlage des beab-

sichtigten Verwendungszweckes ausgewählt werden. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß die Hinzufügung der Vorsprünge 102 die Reluktanz an den achsialen Luftspalten wesentlich vermindert und daher das Feld in diesen Luftspalten verstärkt. Die Verwendung eines solchen zusätzlichen Metalls zur Umgebung des Aufbaus 26 führt zu einer verstärkten Kopplung mit derartigen Verbindungsabschnitten oder radialen Abschnitten 18b, 18c bei erhöhter Leistungsfähigkeit der gesamten Maschine.

Während die in den Fign. 17 und 18 gezeigte Maschine 100, die den beschriebenen modifizierten Rotor verwendet, bei Verwendung in Verbindung mit den halbkreisförmigen Sektoren 62 und halbzylindrischen Vorsprüngen 66 der in den Fign. 11 und 12 gezeigten Art dargestellt worden ist, liegt doch auf der Hand., daß dieser abgewandelte Rotor in Verbindung mit jeder beliebigen der obenerwähnten Ausführungsformen verwendet werden kann, in welchem Falle die Endstatoren nicht mit den modifizierten komplementären konkaven Oberflächen versehen zu werden brauchen, die in den verschiedenen Figuren gezeigt sind. Welche Ausführungsform immer benutzt sein mag, nachdem einmal der modifizierte Rotor nach den Fign. 17 und 18 benutzt wird, • kann der Stator so gestaltet werden, daß er einen vollständig zylindrischen Hohlraum bildet, in welchem die verschiedenen wirksamen Luftspalte auf ein Minimum verringert

werden können, ohne die Gefahr einer Beschädigung der Ankerwicklungen.

Während alle Ausführungsforraen allgemein mit Bezug auf Gleichstrommaschinen, -motoren oder -generatoren beschrieben worden 3ind, sollte doch klar sein, daß die Modifikationen der vorliegenden Erfindung ebenso gut in Verbindung mit Wechselstrommaschinen Verwendung
finden können. Jedoch wird man in dem Fall nicht in der Lage sein,.das Kompoundieren von Magneten anzuwenden, da in solchen Fällen die Elektromagnete ständig ihre Polarität wechseln, was bei Permanentmagneten natürlich nicht möglich ist. Daher ist das Kompoundieren von Magneten hauptsächlich auf eine Verwendung bei Gleichstrommotoren/Generatoren beschränkt und kann nicht allgemein bei Motoren Anwendung finden. In dieser Verbindung sollte erwähnt werden, daß .alle Ausführungsformen mit einem elektromagnetischen Stator in Repulsionsmotoren anstelle der herkömmlichen zweipoligen Nur-Umfangstype Verwendung finden können.

Während nur einige erläuternde Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen beschrieben worden sind, sollte doch klarsein, daß zahlreiche Varianten und Modifikationen im Bereiche der Erfindung liegen. Die Erfindung wird in den beigefügten Ansprüchen deutlicher definiert.

...M2

Claims (1)

1. kl· M3

   3152555

   ü ehe t

   1. Dynamoelektrische Maschine, gekennzeichnet durch

   einen Rahmen, eine von dem Rahmen gelagerte umlaufende Welle, einen koachsial auf der Welle gelagerten zylindrischen Rotor, der zwei achsiale Endflächen je-'weils im wesentlichen in einer Ebene senkrecht zu der Welle und eine zylindrische Umfangsflache ko-

   /43

   achsial mit der Welle zwischen den achsialen Endfliichon begrenzt und mit einer Anaahl Nuten für die Rotorspulenwicklungen versehen ist, die allgemein parallel zu der Welle und im wesentlichen gleichmäßig um die Umfangsfläche herum voneinander beabstandet sind, eine verteilte Ankerwicklung mit achsialen Abschnitten parallel zu der Welle, die in den Rotornuten aufgenommen werden, und radialen Abschnitten in dem Bereich der Endflächen, die sich zwischen mit Bezug auf die Welle im wesentlichen diametral gegenüberliegenden Nuten erstrecken, sowie ein magnetisches Feld erzeugende Einrichtungen, die auf dem Rahmen zur Erzeugung eines ersten magnetischen Feldes gelagert sind, das zur Wechselwirkung mit den achsialen Wicklungsabschnitten gerichtet ist, und zweiter magnetischer Felder in dem Bereich wenigstens einer achsialen Endfläche des Rotors, die zur Wechselwirkung mit den entsprechenden radialen Abschnitten gerichtet sind.

   2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Abschnitte an jeder achsialen Endfläche des Rotors einen Aufbau sich überlappender Wicklungen erzeugen, der an der Umfangsfläche ein Minimum ist und in dem Bereich der Welle allmählich auf ein Maximum anwächst und■allgemein eine konisch-couvexe

   Oberfläche begrenzt, während die Einrichtungen zur Erzeugung des magnetischen Feldes allgemein konform zu der Umfangsflache und der konisch-konkaven Oberfläche gestaltet sind, um dadurch die Lufstspalte zwischen den Einrichtungen zur Erzeugung des magnetischen Feldes und den Wicklungsabschnitten auf ein 'Minimum zu verkleinern und die Kopplung zwischen den magnetischen Feldern und den Wicklungen zu optimieren.

   3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen zylindrisch ist und allgemein mit der Form des Rotors übereinstimmt und die Einrichtung zur Erzeugung des magnetischen Feldes Magnete enthält, die auf dem Rahmen gelagert sind und in der Nähe des Umfangabschnittes liefen, um das er;ite magnetische Feld zu erzeugen, und der Rahmen Endabachuitte aufweist, die jeweils eine allgemein konkave Oberfläche begrenzen, welche mit der konisch-konvexen Oberfläche übereinstimmt, die durch die Wicklungen begrenzt wird, wobei die Einrichtung zur Erzeugung des Feldes ferner Magnete ent- . hält, die auf den durch die den radialen Wicklungsabschnitten benachbarten Endabschnitte begrenzten konkaven Oberflächen gelagert sind, um die zweiten Magnetfelder zu erzeugen.

   i. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

   Magnet Permanentmagnete sind. ■

   5. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Magnete ein Permanentmagnet ist»

   6. Maschine nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß ■wenigstens einer der Magnete ein Elektromagnet ist.

   7. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,- daß die Einrichtung zur Erzeugung des magnetischen Feldes zwei gegenüberliegende U-förmige magnetische Schalenkörper aufweist, die in diametral gegenüberliegenden Seiten des Rotors im wesentlichen zur Umgebung desselben angeordnet sind und jeweils einen Längsabschnitt in der Form allgemein übereinstimmend mit der Form des Umfurigsabochni Its des Rotors und Querabschnitte an
   jedem Ende des Län<;sabschnitts aufweisen, die sich von den Längsabschnitten zu dem Bereich der Welle erstrecken, wobei die entsprechenden Querabschnitte auf den gegenüberliegenden Schalenkörpern dazwischen Luftspalte nächst den achsialen Wicklungsabschnitten bilden, sowie eine sich um jeden Schalenkörper herumerstreckende ■und zwischen den radial äußersten und innersten. Oberflächen desselben gelegene Wicklung.

   8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schalenkörperwicklung sich um einen entsprechenden

   Längs.abschnitt desselben herumerstreckt und allgemein parallel zu der Welle liegt.

   9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen auf jedem Schalonkürpor üioh woitor auf den Außenurafangaflächen der Quorabachn.i.tto entlang in einer Ebene senkrecht zu der Welle erstrecken und ferner Joche zur Überbrückung der Lufstspalte an den achsial äußersten Oberflächen der Querabschnitte und zur magnetischen Verbindung derselben vorhanden sind.

   10. Maschine nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein zylindrisches Joch koaxial zu der Welle, welches unter magnetischer Verbindung der radial äußersten Oberflächen der Längsabschnitte die Schalenkörper einschließt.

   11. Maschine nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Jochkörper, die jeweils die achsial äußersten Oberflächen einander zugeordneter Querabschnitte magnetisch verbinden und dadurch die entsprechenden Luftspalte an den Oberflächen überbrücken.

   12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Schalenkörper und Joche aus in Ebenen parallel zu der Welle gelegenen Lamellenstrukturen gebildet sind.

   13. Maschine nach Anspruch 9» gekennzeichnet durch auf den achsial äußersten Oberflächen der Querabschnitte angeordnete Permanentmagnete, die zur Verstärkung der sekundären Magnetfelder angeordnet sind.

   14·· Maschine nach Anaruoh 7, gekennzeichnet durch .ein zylindrisches Joch koaxial mit der Welle, das unter magnetischer Verbindung der radial äußersten Oberflächen der Längsabschnitte der Schalenkörper diese Schalenkörper einschließt.

   15. Maschine nach Anspruch 1Λ> dadurch gekennzeichnet, daß die Schalenkörper aus in Ebenen parallel zu der Welle gelegenen, aufeinandergestapelten Lamellenstrukturen gebildet sind, während das Joch aus in Ebenen senkrecht zu der Welle gelegenen, aufeinandergestapelten Lamellenstrukturen gebildet ist»

   16. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des magnetischen Feldes zwei halbkreisförmige magnetische Ausschnitte an jedem achsialen Ende des Rotors aufweist, die zur Bildung eines diametralen Luftspalts nächst den radialen Wicklungsabschnitten angeordnet sind und jeweils einen ihnun zugeordneten halbzylindricchen Vorsprung aufweisen, der zur Abdeckung eines Abschnitts der Rotor-

   /48

   3152555

   umfangsfläche in geringem Abstand dimensioniert ist, wobei diese halbzylindrischen Vorsprünge auf zugeordneten Ausschnitten außerdem in Längsrichtung verlaufende Luftspalte parallel zu der Welle und nächst den achsialen Wicklungsabschnitten bilden und sich eine Wicklung jeweils um den Umfang der Ausschnitte in .einer Ebene im wesentlichen senkrecht zu der Welle herumerstreckt, wodurch diese Wicklungen an den diametralen Luftspalten ein Feld zur Verbindung mit den radialen Wicklungsabschnitteri und an den in Längsrichtung verlaufenden Luftspalten zur Verbindung mit den achsialen Wicklungsabschnitten erzeugen.

   17. Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte aus konzentrischen Lamellenstrukturen koaxial zu der Welle gebildet und zur Bildung der diametralen Luftspalte geschlitzt aind."

   18.Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte aua einer ununterbrochenen spiralförmigen Lamellenstruktur gebildet sind, die zur Bildung diametraler Luftspalte geschlitzt ist.

   19· Maschine nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch ein Joch in Form, einer kreisförmigen Scheibe, die die achsial äußersten Oberflächen der. Magnetausschnitte

   magnetisch verbindet. /

   ♦. ·/49

   20. Maschine nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch Permanentmagnete, die auf den radial äußersten Oberflächen der halbzylindrischen Vorsprünge zur Verstärkung der magnetischen Felder angeordnet sind.

   21.Maschine nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch ein Joch in der Form einer kreisförmigen Scheibe, die die achsial äußersten Oberflächen der magnetischen Ausschnitte magnetisch verbindet.

   22. Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jede sich um einen Ausschnitt herumerstreckende Wicklung sich auch auf dem Umfang der radialen Außenseite einer zugeordneten Verlängerung entlangerstreckt.

   23. Maschine nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch ein zylindrisches Joch koaxial mit der Welle, das die radial äußersten Oberflächen der halbzylindrischen Vorsprünge magnetisch verbindet.

   2k* Maschine nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch ein zylindrisches Joch koaxial mit der Welle, welches die radial äußersten Oberflächen der Permanentmagnete magnetisch verbindet.

   .../50

   5Λ

   25. Maschine nach Anspruch 24·, gekennzeichnet durch ein Joch in Form einer kreisförmigen Scheibe« welches die achsial äußersten Oberflächen der magnetischen Ausschnitte magnetisch verbindet, wobei jede Scheibe und die jedem Satz Ausschnitte zugeordneten zylindrischen Joche und der zugeordnete Vorsprung zur Bildung eines ununterbrochenen Joches zusammengefügt sind, welches den entsprechende"!! Satz Ausschnitte und den zugeordneten Vorsprung einschließt.

   26. Maschine nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch ein Joch in Form einer kreisförmigen Scheibe, welches die achsial äußersten Oberflächen der magnetischen Ausschnitte magnetisch verbindet.

   27. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des magnetischen Feldes zwei magnetische Körper an jedem achaialen Ende des Rotors enthält, sowie eine sich jeweils um den Umfang dieser Körper in einer Ebene senkrecht zu der Welle herumerstreckende Wicklung zur Bildung eines diametralen Luftspalts nächst den radialen Wicklungsabschnitten und einen zylindrischen magnetischen Körper koaxial mit der Welle und die Rotorumfangsfläche einschließend, welcher radial nach innen in die Nähe der Rotorumfangsfläche vorspringende PoI-

   .../51

   abschnitte aufweist, und Wicklungen, die sich um jeden der Polabschnitte herumerstrecken.

   28. Maschine nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Körper aus konzentrischen Lamellenstrukturen gebildete halbkreisförmige Ausschnitte koaxial zu der Welle enthalten, die zur Bildung der diametralen Luftspalte geschlitzt sind.

   29. Maschine nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Körper aus einer ununterbrochenen spiralförmigen Lamellenstruktur gebildete halbkreisförmige Ausschnitte enthalten, die zur Bildung der diametralen Luftspalte geschlitzt sind.

   30. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Wicklungsabschnitte an jeder achsialen Endfläche des Rotors einen Aufbau sich überlappender Wicklungen erzeugen, der an der Umfangsfläche ein Minimum bildet und im Bereich der Welle allmählich zu einem Maximum anwächst und eine allgemein konischkonvexe Oberfläche bildet, wobei ferner Vorsprünge vorgesehen sind,die sich achsial von den Endflächen des Rotors fortei-atrecken und so geformt sind, daß sie sich über die achsial äußersten Punkte des Aufbaus hinwegerstrecken und schützende Schlitze für die radialen Wicklungsabschnitte und ferner eine im wesentlichen flache

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   Oberfläche an jedem achsialen Ende des Rotors bilden, wodurch der Rotor in dem einen zylindrischen Hohlraum aufweisenden Rahmen aufgenommen werden und die Luftspalte zwischen der Einrichtung zur Erzeugung des magnetischen Feldes und dem Rotor ohne die Gefahr einer Beschädigung der radialen Wicklungsabschnitte auf.ein Minimum verringert werden können.

   31. Maschine nach Anspruch 30,. dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor und die Vorsprünge aus in Ebenen senkrecht zu der Welle gelegenen, aufeinandergestapelten Lamellenstrukturen gebildet sind.

   32. Maschine nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor aus in Ebenen senkrecht zu der Welle gelegenen, aufeinandergestapelten Lamellenstrukturen gebildet ist und die Vorsprünge aus aufeinandergestapelten konzentrischen Lamellenstrukturen gebildet sind, die koaxial zu der Welle liegen.

   33.Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Feldes an beiden achsialen Endflächen des Rotors vorgesehen ist.

   Geänderte Ansprüche (eingegangen beim Internationalen Büro am 8. 4·.1982)

   (geändert) 1. Dynamoelektrische Maschine gekennzeichnet durch •einen Rahmen, eine von dem Rahmen gelagerte umlaufende Welle,einen koaxial auf der Welle gelagerten zylindrischen Rotor, der zwei achsiale Endflächen jeweils im wesentlichen in einer Ebene senkrecht zu der Welle und eine zylindrische Umfangsflache koaxial mit der Welle zwischen den. achsialen End- . flächen bildet und mit einer Anzahl Rotorspulenwicklungsnuten versehen ist, die allgemein parallel zu der Welle und im wesentlichen gleichmäßig voneinander um die Umfangsflache herum beabstandet sind, eine verteilte Ankerwicklung mit achsialen Abschnitten parallel zu der Welle und zur Aufnahme in den Rotornuten sowie radialen Abschnitten im Bereiche der Endflächen, die sich zwischen im wesentlichen diametral gegenüberliegenden Nuten mit Bezug auf die Welle erstrecken, eine Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes, die auf dem Rahmen zur Erzeugung eines ersten,, zur Wechselwirkung mit den achsialen Wicklungsabschnitten gerichteten Magnetfeldes und zweiter Magnetfelder in dem Bereich wenigstens einer achsialen Endfläche des Rotors gelagert ist, welche zur Wechselwirkung mit den ent-

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   sprechenden radialen Wicklungsabschnitten gerichtet sind, die an jeder achsialen Endfläche des Rotors einen Aufbau überlappender Wicklungen erzeugen, der an der Umfangsfläche ein Minimum bildet und allmählich bis zu einem Maximum im Bereich der Welle zunimmt, wobei dieser Aufbau allgemein eine konischkonvexe Oberfläche bildet und die Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes allgemein in der Form übereinstimmend mit der Umfangsfläche und der konisch-konkaven Oberfläche gestaltet ist, um dadurch die Luftspalte zwischen der-Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes und den Wicklungsabschnitten auf ein Minimum zu verringern und die Kopplung zwischen den Magnetfeldern der Wicklungen zu optimieren.

   2. (gestrichen)

   (geändert) 3· Maschine nach Anspruch , dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen zylindrisch ist und allgmein in der Form der Form des Rotors entspricht und die Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes auf dem Rahmen gelagerte und nächst dem Umfangsabschnitt gelegene Magnete enthält zur Erzeugung des ersten

   Magnetfeldes, wobei der Rahmen Endabschnitte aufweist, welche jeweils eine allgemein konkave Oberfläche aufweisen, die der durch die Wicklungen gebildeten konisch-konvexen Oberfläche in der Form entsprich L, und dio !''uldorxouj/uniiuuinrichtung ferner. Magnete enthält, die zur Erzeugung der zweiten Magnetfelder auf den durch die Endabschnitte nächst den radialen Wicklungsabschnitten gebildeten konkaven Oberflächen gelagert sind.

   4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, day die Magnote Permanentmagnete sind.

   5. Maschine nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Magnete ein Permanentmagnet ist.

   6. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Magnete ein Elektromagnet ist.

   7. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeugungseinrichtung zwei entgegengesetzte allgemein U- förmige Magnetschalenkörper enthält, die in diametral gegenüberliegenden Seiten des Rotors angeordnet sind, um diesen im

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   • ·

   wesentlichen zu umgeben, wobei jeder Schalenkörper einen Längsabschnitt im wesentlichen übereinstimmend mit der Form des Rotorumfangsabschnitts und Querabschnitte an jedem Ende des Längsabschnitts aufweist, die sich von dem Längsabschnitt zu dem Bereich der Welle erstrecken, wobei die entsprechenden Querabschnitte auf don gegenüberliegenden Schalenkörpern dazwischen Luftspalte nächst den achsialen Wicklungsabschnitten· bilden, sowie eine sich um jeden Schalenkörper herumerstreckende und zwischen den radial äußersten und innersten Oberflächen desselben gelegene Wicklung.

   8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schalenkorperwicklung sich um einen entsprechenden Längsabschnitt desselben herumerstreckt und allgemein parallel zu der Welle liegt.

   9. Maschine nach Anspruch ,8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen auf jedem Schalenkörper sich weiter auf den Außenumfangsflachen der Querabschnitte entlang in einer Ebene senkrecht zu der Welle erstrecken und ferner Joche zur überbrückung der Luftspalte an den achsial äußersten

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   • ·

   Oberflächen der Querabschnitte und zur magnetischen Verbindung derselben vorhanden sind.

   10. Maschine nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein zylindrisches Joch koaxial zu der Welle, welches unter magnetischer Verbindung der radial äußersten Oberflächen der Langsabschnitte die Schalenkörper einschließt.

   11. Maschine nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Jochkörper, die jeweils die achsial äußersten Oberflächen einander zugeordneter Querabschnitte magnetisch verbinden und dadurch die entsprechenden Luftspalte an den Oberflächen überbrücken.

   12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalenkörper und Joche aus in Ebenen parallel zu der Welle gelegenen Lamellenstrukturen gebildet sind.

   13.Maschine nachAnspruch 9, gekennzeichnet durch auf den achsial äußersten Oberflächen der Querabschnitte angeordnete Permanentmagnete, die zur Verstärkung der sekundären Magnetfelder angeordnet sind.

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   15· Maschine nach Anspruch 1 Λ» dadurch gekennzeichnet, daß die Schalenkörper aus in Ebenen parallel zu der Welle gelegenen, aufeinandergestapelten Lamellenstrukturen gebildet sind, während das Joch aus in Ebenen senkrecht zu der Welle gelegenen, aufeinandergestapelten Lamellenstrukturen gebildet ist.

   (geändert) 16. Maschine nach Anspruch , dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes zwei halbkreisförmige Magnetsektoren an jedem achsialen Ende des Rotors aufweist, die so angeordnet sind, daß sie einen diametralen Luftspalt nächst den radialen Wicklungsabschnitten bilden, wobei jedem Sektor ein halbzylindrischer .Vorsprung zugeordnet ist, der so bemessen ist, daß er einen Teil der Rotorumfangsflache mit geringem Abstand abdeckt, und die halbzylindrischen Vorsprünge auf zugeordneten Sektoren auch Luftspalte in Längsrichtung parallel zu der Welle und nächst den achsialen Wicklungsabschnitten bilden, sowie eine sich um den Umfang der Sektoren in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zu der Welle herumerstreckende Wicklung, wobei diese Wicklungen an den diametralen Luftspalten ein Feld zur Kopplung mit den radialen Wicklungsab-

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   schnitten und an den Luftspalten in Längsrichtung ein Feld zur Kopplung mit den achsialen Wicklungsabschnitten bilden.

   17. Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte aus konzentrischen Lamellenstrukturen koaxial ;:u der Welle gebildet' und zur Bildung der diametralen Luftspalte geschlitzt sind.

   18. Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte aus einer ununterbrochenen spiralförmigen Lamellenstruktur gebildet sind, die zur Bildung der diametralen Luftspalte geschlitzt ist.

   19. Maschine nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch ein Joch in Form einer kreisförmigen Scheine, die die achsial äußersten Oberflächen der Magnetausschnitte magnetisch verbindet.

   20. Maschine nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch Permanentmagnete, die auf den radial äußersten Oberflächen der halbzylindrischen Vorsprünge zur Verstärkung der magnetischen Felder angeordnet sind.

   21. Maschine nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch ein Joch in der Form einer kreisförmigen Scheibe, die die achsial äußersten Oberflächen der magnetischen Ausschnitte magnetisch verbindet.

   22. Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jede sich um einen Ausschnitt herumerstreckende Wicklung sich auch auf dem Umfang der radialen Außenseite einer zugeordneten Verlängerung entlangerstreckt.

   23· Maschine nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch ein zylindrisches Joch koaxial mit der Welle, das die radial äußersten Oberflächen der halbzylindrischen Vorsprünge magnetisch verbindet.

   24. Maschine nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch ein zylindrisches Joch koaxial mit der Welle, welches die radial äußersten Oberflächen der Permanentmagnete magnetisch verbindet.

   25· Maschine nach Anspruch 24.» gekennzeichnet durch ein Joch in Form einer kreisförmigen Scheibe, welches die achsial äußersten Oberflächen der magnetischen Ausschnitte magnetisch verbindet, wobei jede Scheibe und die jedem Satz Sektoren

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   zugeordneten zylindrischen Joche und der zugeordnete Vorsprung zur Bildung eines ununterbrochenen Joches zusammengefügt sind, welches den entsprechenden Satz Ausschnitte und den zugeordneten Vorsprung einschließt.

   26. Maschine nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch ein Joch in Form einer kreisförmigen Scheibe, welches die achsial äußersten Oberflächen der magnetischen Ausschnitte magnetisch verbindet.

   27. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines magnetischen Feldes zwei magnetische Körper an jedem achsialen Ende des Rotors enthält, sowie eine sich jeweils um den Umfang dieser Körper in einer Ebene senkrecht zu der Welle herumerstreckende Wicklung zur Bildung eines-!diametralen Luftspalts nächst den radialen Wicklungsabschnitteh und einen zylindrischen magnetischen Körper koaxial mit der Welle und die Rotorumfangsfläche einschließend, welcher radial nach innen in die Nähe der Rotorumfangsfläche vorspringende Polabschnitte aufweist, und Wicklungen, die sich um jeden der Polabschnitte herumerstrcken.

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   28. Maschine nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Körper aus konzentrischen Lamellenstrukturen gebildete halbkreisförmige Ausschnitte koaxial zu der Welle enthalten, die zur Bildung der diametralen<Luflapullu geschlitzt sind. ■

   29· Maschine nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Körper aus einer ununterbrochenen spiralförmigen Laraellenstruktur gebildete halbkreisförmige Ausschnitte enthalten, die zur Bildung der diametralen Lui'tspalte geschlitzt sind.

   30. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Wicklungsabschnitte an jeder ' achsialen Endfläche des Rotors einen Aufbau sich überlappender Wicklungen erzeugen, der an der Umfangsfläche ein Minimum aufweist und im Bereich der Welle allmählich zu einem Maximum anwächst und eine allgemein konisch-konvexe Oberfläche bildet, wobei ferner Vorsprünge vorgesehen sind, die sich achsial von den Endflächen des Rotors fort,-erstrecken und so geformt sind, daß sie sich, über die achsial äußersten Punkte des Aufbaus hinwegerstrecken und schützende Schlitze für die radialen Wicklungsabschnitte und ferner eine im

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   wesentlichen flache Oberfläche an jedem achsialen Ende des Rotors bilden, wodurch der Rotor in dem einen zylindrischen Hohlraum aufweisenden Rahmen aufgenommen werden und die Luftspalte zwischen der Einrichtung zur Erzeugung des magnetischen Feldes und dem Rotor ohne die Gefahr einer Beschädigung der radialen Wicklungsabschnitte auf ein Minimum verringert werden können.

   31. Maschine nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor und die Vorsprünge aus in Ebenen senkzu der Welle gelegenen, aufeinandergestapelten Lamellenstrukturen gebildet sind.

   32.Maschine nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor aus in Ebenen senkrecht zu der Welle gelegenen, aufeinandergestapelten Lamellenstrukturen gebildet ist und die Vorsprünge aus aufeinandergestapelten konzentrischen Lamellenstrukturen gebildet sind, die koaxial zu der Welle liegen.

   33. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Feldes an beiden achsialen Endflächen des Rotors vorgesehen ist.