DE3879854T2

DE3879854T2 - Dynamoelektrische drehmaschine mit permanenten magneten.

Info

Publication number: DE3879854T2
Application number: DE8888309479T
Authority: DE
Inventors: John Godfrey Wilson West
Original assignee: Magneti Marelli Electrical Ltd
Current assignee: Magneti Marelli UK Ltd
Priority date: 1987-10-13
Filing date: 1988-10-11
Publication date: 1993-08-12
Anticipated expiration: 2008-10-12
Also published as: US4899074A; EP0312290A3; GB8724000D0; EP0312290B1; DE3879854D1; ATE87773T1; ES2058305T3; EP0312290A2; JPH027862A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf in einer Richtung laufende Gleichstrom-Permanentmagnet-dynamoelektrische Drehmaschinen, und während die Erfindung sich hauptsächlich auf elektrische Permanentmagnet-Gleichstrommotoren richtet, muß anerkannt werden, daß die Erfindung auch auf Dynamos anwendbar ist. Obwohl theoretisch die Erfindung auf Permanentmagnetmotoren unabhängig von ihrer Größe anwendbar ist, ist es wahrscheinlich, daß aus praktischer Sicht die wesentlichen Vorteile der Erfindung in der Klasse von Maschinen gesehen werden, die für Automobilanwendungen entworfen worden sind, insbesondere aber nicht ausschließlich Anlassermotoren und Dynamos zur Benutzung zusammen mit Verbrennungsmaschinen.
Da eine wesentliche Anwendung der Erfindung im Bereich der Anlassermotoren für Automobilverbrennungsmotoren liegt, bietet es sich an, derartige Motoren als Basis für die folgende Diskussion der der Erfindung zugrundeliegenden Theorie zu benutzen, aber es muß anerkannt werden, daß sich die Erfindung nicht ausschließlich auf derartige Motoren beschränkt.
Herkömmliche Anlassermotoren für Automobilverbrennungsmaschinen, sowohl Benzinmotoren als auch Dieselmotoren, haben für viele Jahre einen Stator eingesetzt, der eine Reihe von gewickelten Feldwindungen trug, innerhalb dessen ein gewickelter Anker sich drehte, wobei der in den Ankerwindungen fließende Strom durch einen Kommutator geschaltet wurde, der mit dem Anker drehte, und durch Bürsten, die mit dem Kommutator in Eingriff treten und vom Stator gehalten werden.
Es ist seit langem anerkannt, daß das Ersetzen der gewickelten Feldanordnung mit einer Permanentmagnetfeldanordnung die Vorteile von Einfachheit, verminderten Kosten und größerer Zuverlässigkeit durch das Entfernen der Feldwicklungen mit sich bringen würde. Allerdings zeigt ein Vergleich eines Reihenschlußfeldmotors mit einem Permanentmagnetmotor entsprechender Größe, daß der Permanentmagnetmotor eine Betriebscharakteristik aufweist, die sich von der des Reihenschlußfeldmotors unterscheidet, und die sich nicht so sehr zur Benutzung als Anlassermotor eignet. Insbesondere erzeugt der Reihenschlußmotor ein höheres Blockierdrehmoment (gelegentlich als Sperrdrehmoment bekannt), das vorteilhaft beim Bereitstellen eines angemessenen Motorstartdrehmoments bei kalten Startbedingungen ist, und das auch beispielsweise in gewissen warmen Startbedingungen benötigt wird, in denen die Maschine erhöhten Reibungswiderstand durch warmes Öl aufweist, das sich von aneinander reibenden Oberflächen des Motores entfernt, und wo Vorzündungen stattfinden. Zusätzlich weist der Reihenschlußmotor eine höhere Ankergeschwindigkeit bei geringer Last als ein entsprechender Permanentmotor auf. Dieses Merkmal ist in solchen Situationen wichtig, wenn die Blockierdrehmomentsituation überwunden, die Maschine angeworfen ist und eine gewisse Andrehgeschwindigkeit zum Treiben der Maschine über eine Drehgeschwindigkeit hinweg notwendig ist, bei der ein teilweises Zünden auftritt, und zum Erreichen einer Geschwindigkeit, bei der eigenständiges Laufen auftritt. Derartige Situationen entstehen hauptsächlich bei Dieselmaschinen, können aber auch bei Benzinmotoren auftreten, insbesondere bei Benzinmaschinen mit Einspritzeinrichtung, in heißen Umgebungen, wo eine Treibstoffverdampfung in den Maschinentreibstoffleitungen auftreten kann.
Bei Permanentmagnetmotoren existiert natürlich ein Luftspalt zwischen dem Rotor und Stator, und das magnetische Feld jedes Permanentmagnetpols wirkt bei der Benutzung zusammen mit dem magnetischen Feld der gewickelten Pole während einer Relativbewegung der gewickelten und der Permanentmagnetpole, wobei das Feld der gewickelten Pole durch einen elektrischen Strom erzeugt wird, der im zugehörigen gewickelten Leiter fließt. Bei einem Motor erzeugt der Stromfluß die Relativbewegung zwischen dem Stator und dem Rotor, während bei einem Generator eine Relativbewegung zwischen dem Rotor und dem Stator den Stromfluß erzeugt. Das Zusammenwirken der zwei Magnetfelder läßt ein als "Ankerrückwirkung" wohlbekanntes Phänomen entstehen. Die Wirkung der Ankerrückwirkung besteht darin, die magnetische Fluß stärke in Richtung auf ein Ende des Permanentmagnetpols zu verstärken, mit der Wirkung einer Verminderung der Flußdichte in Richtung auf das gegenüberliegende Ende des Permanentmagnetpols. Die Enden des Permanentmagnetpols, auf die im vorhergehenden Satz Bezug genommen wurde, sind die einander gegenüberliegenden Endbereiche des Pols bezogen auf die Richtung einer relativen Drehung des Rotors und des Stators, und werden normalerweise als das führende bzw. das nachfolgende Ende des Pols bezeichnet. Allerdings vergrößert die Ankerrückwirkung in einem Gleichstrommotor die Flußdichte in Richtung des führenden Endes, während bei einem entsprechenden Generator die Flußdichte in Richtung des nachfolgenden Endes vergrößert wird. Da sich die vorliegende Erfindung sowohl auf Generatoren als auch auf Motoren bezieht, ist es praktischer, die Pole des Permanentmagneten, als Resultat der Ankerrückwirkung, als starkes Ende (der Endbereich des Permanentmagnetpols, bei dem die Ankerrückwirkung eine erhöhte Flußdichte entstehen läßt) und als schwaches Ende zu bezeichnen (der Endbereich des Permanentmagnetpols, bei welchem die Ankerrückwirkung eine verminderte Flußdichte entstehen läßt).
Mit Gleichstrom (d.c.) arbeitende Permanentmagnetelektromotoren, entweder mit gleichgerichtetem a.c. (Wechselstrom) oder reinem d.c., sind bekannt, eine Betriebscharakteristik zu zeigen, die zwischen denen eines herkömmlichen Nebenschluß- und Reihenschlußfeldelektromotors liegt. Daher kann, wie oben erwähnt, erwartet werden, daß ein Permanentmagnetmotor eine niedrigere Drehgeschwindigkeit unter Niedriglastbedingungen aufweist, und ein niedrigeres Drehmoment beim Blockieren aufweist, als ein vergleichbarer herkömmlicher Reihenschlußfeldmotor.
Das britische Patent Nr. 213 0810B offenbart eine Modifikation einer Permanentmagnetmaschine, die die Maschinencharakteristik so anpaßt, daß sie sich an die Reihenschlußmaschine annähert. Diese Änderungen in der Maschinencharakteristik wird durch die Benutzung eines Flußnebenschlusses bewirkt, der jedem der Permanentmagnetpole zugeordnet ist. Dasselbe allgemeine Konzept bildet die Basis die vorliegenden Erfindung.
Der in 213 0801B offenbarte Flußnebenschluß umfaßt eine Abschirmung eines Materiales mit hoher Sättigungsflußdichte, das in die Luftspaltenseite des starken Endbereiches des Pols eingreift und ebenfalls in den Teil des Eisenkreises der Maschine eingreift, auf dem der Permanentmagnetpol gehalten wird, so daß er einen direkten Flußpfad zwischen der Luftspalte im starken Endbereich des Pols und im Eisenkreis erzeugt, wobei der direkte Flußpfad so angeordnet ist, daß er den magnetischen Fluß zum Eisenkreis kurzschließt, wenn der Strom in der zugeordneten Wicklung niedrig ist, der aber bei hohen Werten des Wicklungsstromes gesättigt ist.
Wenn ein Gleichstrompermanentmagnetmotor betrachtet wird, erzeugt bei niedrigen Ankerströmen jeder Flußnebenfluß einen direkten Pfad, der Ankerfluß von der Luftspalte zum Joch umleitet. Daher führt bei niedrigen Lastbedingungen, wenn der im gewickelten Anker fließende Strom niedrig ist, das Nebenschließen des Flusses zum Joch zu einer vergrößerten Ankergeschwindigkeit bei niedrigem Drehmoment. Bei niedrigen Ankerströmen "überbrückt" daher jeder Nebenschluß diesen Teil seines jeweiligen Magneten, der unterhalb des Teiles des Nebenschlußes liegt, der in die Luftspaltseite des Magneten eingreift.
Bei hohen Ankerströmen (Stillstandsbedingungen) wird jeder Flußnebenschluß gesättigt, und tatsächlich kehrt sich die Flußrichtung um, was zu erhöhtem Fluß in den Nebenflußbereichen des Luftspaltes führt und so das verfügbare Drehmoment beim Stillstand erhöht. Es wird daher deutlich, daß die Wirkung des Nebenschlusses darin liegt, die Charakteristik der Permanentmagnetmaschine dahingehend zu modifizieren, daß sie sich an die einer Reihenschlußfeldmaschine annähert.
Obwohl die in der 213 0810B offenbarten Flußnebenschlußanordnungen eine wünschenswerte Änderung in den Permanentmagnetmaschinencharakteristiken bewirken, führen sie nicht, insbesondere im Fall eines Gleichstrommotores zur Benutzung als Anlassermotor, zu idealen Charakteristiken, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Permanentmagnet- Dynamodrehmaschine zu schaffen, bei der eine weitere Verbesserung der Betriebscharakteristik erzielt werden kann.
Bei der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische in einer Richtung laufende Permanentmagnet-Gleichstrom-Dynamodrehmaschine zu schaffen, die einen Stator aufweist, einen relativ zum Stator drehbaren Rotor aufweist, mit einem Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator, wobei die Permanentmagnetpole der Maschine jeweils einen Flußnebenschluß aufweisen, mit ersten und zweiten magnetisch durchgängigen Bereichen, die aus einem Material hoher Sättigungsflußdichte gebildet sind, wobei jeder erste Bereich sich vom hinteren Eisen, auf dem sein jeweiliger Pol befestigt ist, zum Luftspalt der Maschine erstreckt und magnetisch durchgängig mit dem hinteren Eisen ist, jeder erste Bereich dem Ende seines jeweiligen Permanentmagneten benachbart ist, das das starke Ende während der Benutzung ist und mit seinem Ende vom hinteren Eisen entfernt ist, das magnetisch durchgängig mit dem jeweiligen zweiten Nebenschlußbereich ist, wobei jeder zweite Bereich sich vom jeweiligen ersten Nebenschlußbereich in Umfangsrichtung der Maschine auf das Ende des jeweiligen Permanentmagneten erstreckt, das während der Benutzung das schwache Ende ist, und der in die Seite des Luftspaltes des jeweiligen Permanentmagneten eingreift, wobei jeder zweite Bereich in seinem Abschnitt, der im Eingriff mit dem jeweiligen Permanentmagnet steht, so geformt ist, daß seine Querschnittsfläche im wesentlichen linear von einem Minimum an seinem freien Ende ansteigt, und wobei jeder erste Nebenschlußabschnitt eine minimale Querschnittsfläche aufweist, die gleich oder größer als die maximale Querschnittsfläche des betreffenden zweiten Bereiches ist, und wobei jeder Nebenschluß sich über maximal 80% des Polbogens seines jeweiligen Poles von dessen starkem Ende erstreckt.
Es soll verstanden werden, daß die Permanentmagnetpole Teil des Stators oder des Rotors der Maschine sein können. Wenn die Maschine ein Anlassermotor für eine Verbrennungsmaschine ist, wird bevorzugt, daß die Permanentmagneten Teil des Stators sind, der wiederum den Rotor umgibt.
Vorzugsweise ist das Permanentmagnetmaterial der Pole Ferritmaterial oder ein Seltene Erden-Eisenmaterial, und die zweiten Bereiche des Nebenschlußes werden in die Seite des Luftspaltes ihrer jeweiligen Permanentmagnete eingesetzt.
Der Ausdruck Einsetzen wird benutzt, um anzudeuten, daß im Vergleich mit einem äquivalenten Pol ohne Nebenschlußferrit Material entfernt oder weggelassen wird, zum Aufnehmen entsprechenden zweiten Bereiches des Nebenschlusses.
Alternativ ist das Material des Permanentmagnets ein Seltene Erden-Eisenmaterial, und die jeweiligen zweiten Bereiche des Nebenschlusses sitzen auf den Seiten des Luftspaltes der Permanentmagneten.
Der Ausdruck "magnetisch durchgängig" wird hier zum Beschreiben einer Anordnung von Teilen benutzt, in denen ein magnetischer Fluß von einem zum anderen Teil im wesentlichen unbehindert durch die Art der Verbindung zwischen den zwei Teilen fließen kann. Daher wären zwei miteinander einstückig verbundene Teile, oder sauber aneinander geschweißt, oder sauber mit ihren Oberflächen aneinanderstoßend "magnetisch durchgängig". Zwei durch einen Luftspalt getrennte Teile wären nicht "magnetisch durchgängig", es sei denn, der Luftspalt ist sehr klein in Relation zur Flußdichte, so daß nur ein proportional sehr kleiner Verlust als Ergebnis des Luftspaltes auftritt.
Geeigneterweise weisen die zweiten Bereiche des Nebenschlusses verminderte axiale Abmessungen verglichen mit den jeweiligen ersten Nebenflußbereichen auf.
Bevorzugt ist die Umfangsabmessung und die Positionierung des Permanentmagneten jeden Poles so bezüglich zum gesamten Polbogen, daß ein Spalt zwischen dem ersten Bereich jeden Nebenschlusses und dem benachbarten Ende des jeweiligen Permanentmagneten erzeugt wird.
Vorzugsweise werden die Pole durch den Stator getragen, und ein oder jeder durchgehende Bolzen der Maschine wird von dem Spalt eines jeweiligen Poles aufgenommen. Geeignet ist der erste Bereich des jeweiligen Nebenschlusses gabelförmig, zum Aufnehen des durchgehenden Bolzens.
Bevorzugterweise ist die Umfangsabmessung des Permanentmagneten in jedem Pol zusammen mit der Dicke des jeweiligen ersten Nebenschlußbereiches geringer als der benötigte Polbogen, und der Nebenschluß weist eine Fortsetzung auf, die sich in der entgegengesetzten Umfangsrichtung zum zweiten Nebenschlußbereich erstreckt, zum Schaffen des benötigten Polbogens.
Vorzugsweise trägt der Stator die Permanentmagnetpole, der Rotor weist einen gewickelten Anker auf, und die Verjüngung der zweiten Bereiche des Nebenschlusses ist derart, daß, wenn kein Strom in die Wicklungen des Ankers fließt, die Flußdichte innerhalb der zweiten Bereiche des Nebenschlusses, über im wesentlichen den gesamten Polbogen, am oder in der Nähe des "Knies" der Sättigungskurve des Nebenschlußmateriales ist.
Geeignet werden die Pole in Position relativ zum rückwärtigen Eisen durch ein Metallrohr gehalten, das in dem Luftspalt zwischen Rotor und Stator liegt.
Alternativ werden die Pole in Position relativ zum rückwärtigen Eisen durch Federklemmen gehalten, die in den Räumen zwischen den Polen aufgenommen werden.
Wenn das Permanentmagnetmaterial ein Seltene Erden-Eisenmaterial ist, werden geeignet die Permanentmagnete der Pole auf radialen Tischen gehalten. Geeignet sind die Tische und die Nebenschlüsse einteilige Bestandteile eines gemeinsamen ferromagnetischen Elementes.
In den begleitenden Zeichnungen
ist Figur 1 eine grafische Darstellung einer Dimensionsanalyse alternativer Feldsysteme für Gleichstromelektromotoren,
Figur 2 eine grafische Darstellung der Drehmoment-/Geschwindigkeitscharakteristik von Gleichstrommotoren in den verschiedenen Feldkonfigurationen,
Figur 3 eine Diagrammdarstellung eines Permanentmagnetpoles eines Gleichstrommotors mit einem Flußnebenschluß,
Figur 4 eine grafische Darstellung der Drehmoment-/Geschwindigkeitscharakteristik eines Motors mit Polen, wie in Figur 3 dargestellt, verglichen mit einem entsprechenden Motor, dessen Pole keine Flußnebenschlüsse aufweisen,
Figur 5 eine diagrammartige, transversal verlaufende Querschnittsansicht eines Vierpol-Gleichstrompermanentmagnetmotors entsprechend einem erstem Beispiel der vorliegenden Erfindung,
Figur 6 eine diagrammartige longitudinale Schnittansicht eines Teiles eines Motors entsprechend dem von Figur 5, aber nicht dazu maßstabsgerecht,
Figur 7 eine vergrößerte Ansicht mit einem der Pole aus Figur 5,
Figur 8 eine Ansicht entsprechend Figur 7 einer Modifikation,
Figur 9 eine Ansicht entsprechend Figur 8 einer zweiten Modifikation,
Figur 10 eine Ansicht entsprechend Figur 7 einer dritten Modifikation,
Figur 11 eine Ansicht entsprechend Figur 9 zum Verdeutlichen einer Modifikation davon,
Figur 12 eine Ansicht entsprechend Figur 7, aber zum Verdeutlichen eines zulaufenden Luftspaltes,
Figuren 13, 14 und 15 entwickelte Ansichten zum Verdeutlichen des Flußverlaufes in einer Maschine der unter Bezug auf Figur 12 beschriebenen Art, bei Betriebsbedingungen niedriger Last, mittlerer Last bzw. hoher Last, und
Figur 16 eine Ansicht entsprechend Figur 7, aber zum Verdeutlichen einer Modifikation, bei der ein Permanentmagnetmaterial mit hohem Energieinhalt in den Permanentmagnetpolen benutzt wird.
Figur 17 ist eine Ansicht entsprechend Figur 7, aber zum Verdeutlichen eines Beispiels einer Polhalteanordnung,
Figur 18 ist eine Ansicht entsprechend Figur 11, ebenfalls zum Verdeutlichen eines Beispiels einer Polhalteanordnung,
Figur 19 eine diagrammartige Perspektivansicht eines Pols zum Verdeutlichen eines zulaufenden eingesetzten Nebenschlusses, und
Figur 20 ist eine Ansicht entsprechend Figur 19, zum Verdeutlichen eines alternativen Einsetzens des Nebenschlusses.
Vor dem Beschreiben bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung und deren Modifikationen ist es nützlich, den Hintergrund und die der Erfindung zugrundeliegende Theorie zu diskutieren. Wie vorher erwähnt, ist die Erfindung auf einen weiten Bereich von elektrischen Permanentmagnet-Dynamo-Drehmaschinen anwendbar, aber es wird angenommen, daß die Erfindung am besten unter Bezug auf Permanentmagnetgleichstrommotoren verstanden werden kann, geeigneterweise Anlassermotoren zur Benutzung mit Automobilverbrennungsmotoren, sowohl Diesel- als auch Benzinmotoren.
Wickelfeldgleichstrommotoren sind wohl bekannt, und können grob in drei Kathegorien betrachtet werden, Reihenschlußmotoren, Nebenschlußmotoren und Verbundmotoren. Obwohl Verbundmotoren Flexibilität im Entwurf ihrer Operationscharakteristiken erlauben, leiden sie an einem hohen Grad von Komplexibität und können daher aus Betrachtungen ausgeschlossen werden, wenn nach Motoren mit Einfachheit, hoher Zuverlässigkeit und niedrigen Kosten gesucht wird. Nebenschlußmotoren zeigen relativ niedriges Drehmoment in Stillstandsbedingungen und relativ niedrige Ankerdrehgeschwindigkeit in Niedriglastbedingungen. Daher sind Nebenschlußmotoren völlig ungeeignet zur Benutzung als Anlassermotoren für Verbrennungsmaschinen. Reihenschlußmotoren zeigen hohen Blockierwiderstand und hohe Niedriglast-Ankerdrehgeschwindigkeit und sind daher gut als Anlassermotoren für Verbrennungsmaschinen geeignet. Es ist allerdings anerkannt, daß Permanentmagnetgleichstrommotoren die Vorteile der Einfachheit, höherer Zuverlässigkeit und niedrigeren Kosten über Reihenschlußmotoren aufweisen, und insbesondere im Gebiet der Automobilanlassermotoren besteht daher beträchtliches Interesse im Anwenden von Permanentmagnetmotortechnologie.
Figur 1 verdeutlicht eine Dimensionsanalyse vom gewickelten Feldmotoren, Permanentmagnetmotoren mit Seltene Erden-Magneten und solchen mit Ferritmagneten. Es besteht natürlich ein grundsätzlicher Zusammenhang zwischen der Größe des Feldsystems eines Motors und der Feldstärke (der Anzahl von Amperewindungen), die das Feldsystem erzeugen kann. Die Figur 1 zeigt an, daß bis zu einer vorbestimmten Größe (durch die Länge L in Figur 1 gezeigt) ein Permanentmagnetfeld eine höhere Erregung pro Größeneinheit erzeugt, als ein gewickeltes Feld. Der Punkt, an dem die gewickelte Feldkurve (gepunktete Kette in Figur 1) und die Ferritmagnetkurve (durchgezogene Linie in Figur 1) einander schneiden, ist an L1 gezeigt, und für größere Abmessungen folgt, daß das gewickelte Feld eine höhere Erregung erzeugt. Allerdings hängt natürlich der Grad der Erregung von Energiegehalt des Permanentmagneten ab, und aus Figur 1 ist zu sehen, daß Seltene Erden-Magneten (durch eine unterbrochene Linie in Figur 1 gezeigt), die natürlich einen höheren Energiegehalt als Ferritmagnete zeigen, eine überlegene Erregung als ein gewikkeltes Feld bis zu einer größeren Maschinengröße zeigen.
Bei der Betrachtung von Anlassermotoren für automobilen Einsatz können Maschinen mit bis zu 80 mm Durchmesser durch Einsatz von Ferritpermanentmagneten hergestellt werden, wobei die überlegene Erregung verglichen mit einer gewickelten Feldmaschine entsprechender Größe erhalten bleibt. Allerdings zeigen bei einem Durchmesser überhalb von 80 mm gewickelte Feldmaschinen deutliche Vorteile über Ferritmagnetmaschinen.
Es ist daher deutlich, daß das Benutzen von Permanentmagnetfeldern in Autoanlassermotoren reizvoll ist, aber deutlich, daß ein wesentlicher Unterschied in der Betriebscharakteristik zwischen einem Permanentmagnetmotor und einem Reihenschlußfeldmotor äquivalenter Größe besteht. In Figur 2 ist das ausgebene Drehmoment gegen die Rotationsgeschwindigkeit des Ankers aufgetragen, und es ist zu sehen, daß für einen gewikkelten Nebenschlußmotor (unterbrochene Linie) das blockierte Moment niedrig ist, und daß die Drehgeschwindigkeit bei niedriger Last ebenfalls niedrig ist. Andererseits weist der Reihenschlußmotor (gepunktete Kettenlinie) ein hohes Blockierdrehmoment auf sowie hohe Geschwindigkeit bei niedriger Last auf, während der Permanentmagnetmotor (durchgezogene Linie) zwischen diesen zweien liegt. Von den drei Charakteristiken weist der Reihenschlußfeldmotor die gewünschte Charakteristik zur Benutzung als Automobilanlassermotor auf, da das höhere Blockierdrehmoment vorteilhaft im Bereitstellen von angemessenem "Losbrech-" und "Kompressions-"Drehmoment zum Anwerfen einer kalten Maschine ist. Es ist auch eine Anlaßbedingung als "heißes Blockieren" bekannt, die bei gewissen Maschinenentwürfen entsteht und das Ergebnis von hoher Motorreibung durch Ölabfluß von den aufeinander reibenden Maschinenoberflächen bei heißer Maschine ist. Diese Bedingung kann ebenfalls mit Vorzünden auftreten und führt zu einer Anlaßsituation, bei der ein hohes ausgegebenes Drehmoment des Anlassermotors benötigt wird. Am gegenüberliegenden Ende des Leistungsbereiches ist eine hohe Ankergeschwindigkeit bei Niedriglastbetriebsbedingungen wünschenswert, um zwei besondere Anlaßbedingungen zu überwinden, die auftreten können. Zuerst, wenn die Maschine ein Dieselmotor ist, wenn der Anlaßvorgang begonnen hat und ein erstes Zünden der Maschine aufgetreten ist, wenn der Anlassermotor die Maschine nicht auf das Erreichen einer Anlaßgeschwindigkeit von etwa 300 bis 400 Upm bringen kann, dann kann die Maschine nicht genügend Kraft zum Überwinden ihres eigenen inneren Widerstandes entwickeln, obwohl die Maschine zündet, und sie wird keinen Zustand erreichen, bei der der Betrieb sich selbst aufrecht erhält. Eine entsprechende Situation kann bei einem Benzinmotor auftreten, insbesondere bei einem Benzinmotor mit Kraftstoffeinsetzung, wo es nötig sein kann, einen warmen Motor mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit anzuwerfen, um eine "Dampf-Sperr"-Bedingung in den Kraftstoffleitungen oder Kraftstoffeinspritzleitungen des Motors zu überwinden. Es wird daher anerkannt, daß um zufriedenstellend einen Permanentmagnetmotor als Anlassermotor benutzen zu können, dessen Betriebscharakteristiken so nahe wie möglich sich an die eines äquivalenten Reihenschlußmotors annähern sollten.
Die Figur 3 verdeutlicht eine Permanentmagnetmotormodifikation, wie sie im britischen Patent 213 081 0B offenbart ist, bei der ein magnetischer Nebenschluß 12 auf jeden der Ferritmagnetpole 11 des Motors angewendet wird. Die Figur zeigt die Modifikation in der Betriebscharakteristik, die durch das Einschließen der Nebenschlüsse 12 bewirkt wird. In Figur 4 zeigt die durchgezogene Linie die Charakteristik des Motors ohne Nebenschlüsse 12, und die unterbrochene Linie zeigt die Charakteristik eines äquivalenten Motors, der Nebenschlüssen 12 ausgestattet ist, und es kann gesehen werden, daß die Wirkung des Nebenschlusses darin besteht, das Blockierdrehmoment anzuheben, und auch die Ankergeschwindigkeit bei Niedriglastbedingungen anzuheben. Der Zweck der in der 213 081 0 beschriebenen Modifikation liegt darin, einen Permanentmagnetanlassermotor zu erzeugen, der zum Einsatz als mit Getriebene versehenem Anlassermotor geeignet ist, das heißt, ein Anlassermotor, bei dem ein Reduktionsgetriebe innerhalb des Anlassermotores zwischen dem Anker und dem Anlassermotorritzel vorgesehen ist. Bei einem mit einem Getriebe versehenen Permanentmagnetanlassermotor ohne Nebenschlüsse kann das Blockierdrehmoment noch ausreichend sein, um das anfängliche Anwerfen von Motoren zu bewirken, dahingehend, daß er in der Lage sein wird, den ursprünglichen Widerstand gegen die Rotation seitens der Maschine zu überwinden. Allerdings wird der Nachteil in der Niedriglastdrehgeschwindigkeit ein ernsthafteres Problem dergestalt, daß ein mit einem Getriebe versehener Permanentmagnetmotor ohne Nebenschlüsse möglicherweise nicht in der Lage wäre, den oben erwähnten hohen Anlaßgeschwindigkeitsbedingungen gerecht zu werden. Wie in Figur 4 zu sehen ist, führt das Vorsehen von Nebenschlüssen 12, obwohl sie einen maginalen Anstieg des Blockierdrehmoments bewirken, zu einem viel deutlicheren Anstieg der Niedriglastdrehgeschwindigkeit, und daher ist allgemein die in der 213 081 0B offenbarte Anordnung mehr zur Benutzung mit einem Getriebe versehenen Permanentmagnetanlassermotoren geeignet, als mit direkt angetriebenen Permanentmagnetanlassermotoren.
Jüngste Nachforschungen haben angezeigt, daß die in der 213 081 0B offenbarte Anordnung keine optimale Drehmoment/Drehzahlcharakteristik aufweist. Eine derartige optimale Drehmoment/Drehzahlcharakteristik könnte allgemein klassifiziert werden als
(a) angemessenes Blockierdrehmoment zum Bewältigen des Anlassens eines kalten Motors, und auch zum Bewältigen der "heißen Blockier-"Bedingung,
(b) kein exzessives Blockierdrehmoment, wodurch das Belastungsdrehmoment, dem die mechanischen Bestandteile des Anlassermotors ausgesetzt sind, minimiert wird, und
(c) höhere Geschwindigkeiten bei niedrigem Drehmoment, wobei eine heiße Anlaßverzögerung minimiert wird, oder das oben im Zusammenhang mit Dieselmotoren oder Einspritzmotoren erwähnte Problem, das normalerweise als "auf dem Anlasser hängend" bekannt ist.
Bezüglich der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird zuerst aus Figur 5 Bezug genommen, die eine diagrammartige Schnittdarstellung eines vierpoligen Gleichstrompermanentmagnetmotors ist. Der Motor umfaßt ein zylindrisches Joch 10 aus weichem Stahl, an dessen innerer zylindrischen Oberfläche vier im gleichen Winkel voneinander entfernte Permanentmagnetpole 11 befestigt sind. Jede der Pole 11 ist im transversalen Schnitt so kurvig geformt, daß er dem Verlauf des Inneren des Joches entspricht, und jeder Pol erstreckt sich axial innerhalb des Joches. Die vier Pole sind identisch.
Innerhalb des Joches 10 zum darin Rotieren um eine Längsachse des Joches ist eine Ankeranordnung 13 vorgesehen, die eine Ankerwelle 14 aufweist, durch die die Anordnung 13 zum Drehen gehalten wird. Üblicherweise ist der Ankerkörper längs geschlitzt, zum Aufnehmen von Ankerwindungsleitern 15, wobei die Bereiche des Ankerkörpers zwischen den Schlitzen Ankerzähne oder -pole 16 bilden. Der Pfeil A in Figur 5 zeigt die beabsichtigte Drehrichtung des Ankers.
Jeder der Permanentmagnetpole 11 umfaßt einen Hauptbereich 12, der aus Ferritmagnetmaterial gebildet ist, und an seinem führenden Ende (betrachtet bezüglich der Drehrichtung des Ankers) ein Element 17 aus weichem Stahl. Es wird daher deutlich, daß der Polbogen jeder der Permanentmagnetpole 11 den Fortsatz in Umfangsrichtung des jeweiligen Elementes 17 umfaßt.
Jedes der Elemente 17 enthält zwei gesonderte Bereiche, einen ersten sich radial erstreckenden Bereich 18 und damit einteilig gebildet einen zweiten, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Bereich 19. Der sich radial erstreckende Bereich 18 jedes Elements 17 stößt mit seinem radial auswärtigsten Ende an das Joch 10 und ist daher mit diesem magnetisch durchgängig. Jeder sich in Umfangsrichtung erstreckende Bereich 19 ist magnetisch durchgängig mit dem radial innersten Ende des jeweiligen Bereiches 18, dadurch, das es mit diesem einstückig ist.
Die radial nach innen gerichteten Flächen der vier Pole bestimmen Teile der Oberfläche eines gemeinsamen imaginären Zylinders, der koaxial mit dem Joch 10 ist, und daher sind die Zylinderausschnittsflächen der Pole 11 parallel zur äußeren zylindrischen Fläche des Ankers 13. Ein radialer Spalt existiert zwischen dem Anker und den Polflächen, wobei dieser Spalt der Luftspalt der Maschine ist. Die Abschnitte 19 der Elemente 17 werden in die Ferritbereiche 12 der Pole 11 eingesetzt, so daß jede Polfläche eine kontinuierliche Krümmung beschreibt.
Bei dem in den Figuren 5 und 6 dargestellten Beispiel endet jeder Bereich 19 bei der Hälfte der Kurve des jeweiligen Pols, und daher wäre jede Polfläche, aus der Sicht der Rotationsachse des Ankers 13, halb Ferritmaterial und halb weicher Stahl, wobei der Ferritbereich die hintere Hälfte des Poles ist. Ferner verjüngt sich die radiale Dicke jedes Bereiches 19 sanft von im wesentlichen Null beim freien Ende des Bereiches 19 zu einem Maximum, wo der Bereich 19 mit den Bereich 18 zusammengeht. Die Umfangsdicke jedes Bereiches 18 ist nicht weniger als die maximale radiale Dicke des zugehörigen Bereiches 19. Daher ist nicht nur die Fläche jedes Elementes 17, die sich zum Anker 13 als teilzylindrische Oberfläche zeigt, sondern auch die Oberfläche jedes Bereiches 19, aus der Sicht des jeweiligen Ferritbereiches 12, teilzylindrisch, mit ihrer Achse parallel zur Jochachse 10, aber von dieser entfernt. Die tatsächliche eingesetzte Dicke wird von einer Anzahl von Faktoren abhängen, einschließlich dem Gesamtdurchmesser des Motors und der Anzahl von Polen, die im Motor ausgeführt sind. Beispielsweise würde ein großer vierpoliger Motor wahrscheinlich Elemente 17 aufweisen, deren maximale radiale Dicke des Bereiches 19 drei bis vier Milimeter beträgt. Allerdings würde ein kleiner sechspoliger Motor Elemente 17 aufweisen, mit Bereichen 19, deren maximale radiale Dicke ein bis zwei Milimeter beträgt.
Es wird festgestellt, daß durch die "Ankerrückwirkung" das führende Ende jedes Pols 11 das starke Ende des Pols ist, und das nachfolgende Ende jedes Pols 11 das schwache Ende ist. Jedes Element 17 definiert einen Flußnebenschluß am starken Ende seines jeweiligen Pols. Die Art der Verjüngung in der radialen Dicke des Bereiches 19 jedes Element 17 ist so gewählt, daß sie einen allmählichen und linearen Anstieg in der Dicke des Flußnebenschlusses bewirkt, womit eine proportional größere Flußübertragungskapazität progressiv in Richtung des starken Endes des Pols geschaffen wird. Dies unterscheidet sich recht deutlich von den in der 213 081 0B offenbarten Anordnungen, die nicht die allmähliche und linear ansteigende Dicke des Flußnebenschlusses auf das starke Ende des Pols hin verkörpern. Die Benutzung eines verjüngten Bereiches 19 minimiert die Eisenmenge (weicher Stahl) im Luftspaltbereich der Maschine, maximiert die Menge von Permanentmagnetmaterial insbesondere unterhalb dem freien Endabschnitt des Bereiches 19 des Nebenschlusses und minimiert daher die Störung des Flusses in Richtung auf das starke Ende des Pols, die auftreten kann, wenn deutliche Ströme in den Ankerleitern fließen. Eine derartige Flußstörung kann bei den in der 213 081 0B gezeigten Anordnungen auftreten, was zu hohen Flußdichten in den Ankerzähnen führt, und daher zu weniger gesamtem effektivem Fluß für einen vorgegebenen Ankerstrom. Das Gesamtergebnis einer derartigen Flußstörung ist eine Verminderung in der Leistungsaustgabe.
Es ist oben ausgeführt, daß die Umfangsdicke des Bereiches 18 jedes Element 17 nicht geringer als die maximale radiale Dicke des zugehörigen Bereiches 19 ist. Wenn das Vorsehen eines erhöhten Blockierdrehmoments kein hauptsächlicher Gesichtspunkt ist, dann wird die Umfangsdicke des Bereiches 18 so gewählt, daß sie gleich oder ein wenig größer als die maximale radiale Dicke des entsprechenden Bereiches 19 ist. Wenn allerdings der Anlassermotor zur Benutzung als direkt angetriebener Anlassermotor beabsichtigt ist, dann gibt es den Bedarf, die Blockierdrehmomentcharakteristik des Motors zu maximieren, und bei diesen Bedingungen wird die Umfangsdicke des Bereiches 18 deutlich größer als die maximale radiale Dicke des Bereiches 19, so daß ein wesentlicher Teil, geeignet von 20 bis 50%, und vorzugsweise 30 bis 35%, des gesamten Polbogens durch den Weichstahlbereich 18 am starken Ende des Pols definiert wird. Das Element 17 kann von 20 bis 80% der Polbogenfläche bestimmen, wobei je größer der Prozentsatz des Bogens ist, der durch den Bereich 19 des Elements 17 bestimmt wird, desto größer der Anstieg der Niedriglastankergeschwindigkeit ist.
Bei niedrigen Werten des Ankerstromes, das heißt bei niedrigen Lastbedingungen, wird der Fluß von den starken Endbereichen des Luftspaltes durch das Element 17 direkt zum Joch nebengeschlossen und verläuft daher nicht über den Luftspalt. Die Wirkung des Flußnebenschlusses bei niedrigen Ankerstrombedingungen ist es, die Laufgeschwindigkeit bei niedriger Last zu vergrößern, die der Anker des Motors erreichen kann. Allerdings, mit Ansteigen des Ankerstromes sättigt der im Nebenschluß fließende Fluß den Nebenschluß, beginnend am freien Ende des Bereiches 19 und mit ansteigendem Strom auf den Bereich 18 zu fortschreitend, so daß der Nebenschluß nicht länger Fluß zum Joch leiten kann, und danach, mit ansteigendem Ankerstrom, obwohl der Bereich 18 selbst nicht gesättigt wird, kehrt sich der im Element 17 fließende Fluß effektiv um, und das Element 17 trägt Fluß zu dem bei, der bereits über den Luftspalt fließt, wodurch das Drehmoment des Motors vergrößert wird. Daher arbeiten zwei getrennte Bedingungen, eine Niedriglastbedingung, bei welcher die Ankergeschwindigkeit vergrößert wird, und eine Hochstromsituation, die beispielsweise beim Blockieren auftreten wird, bei welcher das Blockierdrehmoment vergrößert wird. Die Balance zwischen den beiden kann durch Ändern der Menge von Polwinkel geändert werden, die durch den Bereich 18 jedes Elements 17 bestimmt wird, und durch den Bereich 19 bedeckt wird, und beispielsweise bei einem Permanentmagnetmotor, der zur Benutzung als Anlassermotor mit Getriebe geplant ist, kann der benötigte Anstieg im Blockiermoment minimal sein, womit jeder Bereich 18 relativ dünn verglichen mit einem Motor sein wird, der zur Benutzung als direkt antreibender Anlassermotor vorgesehen ist, bei dem ein starker Anstieg im Blockierdrehmoment benötigt ist, und der Bereich 18 jedes Elements wird entsprechend eine größere Dicke aufweisen.
Die Figur 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von Figur 5 und verdeutlicht gewisse Dimensionen des Elements 17. Daher ist die Dicke des Bereiches 18, in Umfangsrichtung gemessen, R, die maximale Dicke des Bereiches, in radialer Richtung gemessen, T und die genaue Länge des Bereiches 19, wo er auf dem Permanentmagnetmaterial aufliegt, beträgt x. Wie oben erwähnt ist R ≥ T, und der Anstieg der Dicke des Bereiches 19 bezüglich auf seine Länge ist linear oder im wesentlichen linear. Es wird festgestellt, daß die Magnetisierungscharakterstik von weichem Stahl (die Magnetisierungskurve) eine scharfe Änderung im Gradienten enthält, die üblicherweise als "Knie" der Magnetisierungskurve bekannt ist. Wenn die Flußdichte am Knie der Magnetisierungskurve des weichen Stahles des Elements 17 BK beträgt und die remanente Flußdichte des Ferritpermanentmagnetmateriales 12 BR beträgt, dann, um vollständig den remenenten Fluß mit der minimalen Menge von Eisen im Bereich 19 jedes Flußnebenschlußelementes 17 mit einem linearen Anstieg in der Dicke über den Bogen x nebenzuschließen, kann als wahr festgestellt werden, daß TBK = xBR oder x/T = BK/BR.
Beim Anlegen realistischer numerischer Werte wird BK = 18.000 Gauss und BR = 4.000 Gauss, und damit x/T = 4,5. Mit anderen Worten, für jede 4,5 mm magnetischen Bogen, die durch den Bereich 19 eines Elementes 17 bedeckt werden, wird die maximale Dicke des Bereiches (T) um 1 mm ansteigen. Bei einer praktischen Anordnung ist es geeigneter, den Bereich 19 mit seinem freien Ende bei 19a herzustellen (siehe Figur 7). Daher wird der Bereich 19 sich nicht auf Null verjüngen, sondern würde bei einer minimalen Dicke von etwa 0,5 mm abgeschnitten. Da aber der Ferritmagnet sich dahingehend auf dieselbe Weise wie Luft verhält, daß seine rückwirkende Permiabilität etwa 1,05 beträgt, wird der magnetische Fluß immer noch in der abgeschnittenen Spitze konzentriert (wie in Figur 7a gezeigt), und die Leistung wird im wesentlichen durch das Abschneiden der Spitze unbeeinflußt.
Das Maß "x" ist die Länge eines Bereiches 19, der über dem Permanentmagnetmaterial liegt, und wird vom Ende der wahren oder fiktiven Nulldicke des Bereiches 19 gemessen. Wie weiter unten im Detail beschrieben, zeigt Figur 8 einen Polaufbau, bei dem Bereich 19 sich über das "starke Ende" seines Permanentmagnetmaterials erstreckt. Die Abmessungen x und T wären wie in Figur 8 gezeigt, und zwischen dem Permanentmagnetmaterial und dem Bereich 18 könnte der Bereich 19 von konstanter Dicke sein. Allerdings kann es bei einigen Anwendungen vorzuziehen sein, eine zunehmende Dicke des Bereiches 19 in diesem Abschnitt vorzusehen, entweder aus mechanischen Gründen (beispielsweise Einfachheit der Herstellung) oder zum Vergrößern der Verbesserung des Blockierdrehmoments (in solchen Anordnungen, bei denen das Maß R das T übersteigen muß), oder aus beiden Gründen.
Die axiale Abmessung jedes Elementes 17 liegt vorzugsweise zwischen einem Minimum, das gleich der axialen Länge des Ankers 13 ist, und einem Maximum, das gleich dem axialen Maß des Permanentmagnetmaterials 12 ist. Wo das axiale Maß des Bereiches 19 geringer als das des Permanentmagnetmateriales ist, sollte das Maß T des Elementes 17 vergrößert werden, um den zusätzlichen Fluß von den überhängenden Magnetabschnitten aufzunehmen. Die Menge des Anstiegs von T kann schnell unter Bezug auf die wohlbekannten "Überhangfaktoren" berechnet werden, die benutzt werden, wenn Datenberechnungen in Maschinen durchgeführt werden, bei denen die Pole bezüglich des Ankers axial "überhängen".
Die Permanentmagnetpole 11 können an dem Joch auf jede geeignete Weise befestigt werden. Beispielsweise kann ein Klebstoff zwischen dem Ferritmaterial 12 und dem Joch benutzt werden, und das Element 17 kann mit Klebstoff mit dem Ferritmaterial befestigt werden. Zusätzlich oder alternativ kann das freie Ende des Bereiches 18 mit dem Joch über eine oder mehrere kleine Setzschrauben befestigt werden, die sich durch das Joch in das Material der Bereiche 18 erstrecken. Als eine weitere Alternative kann ein Zylinder aus Aluminium oder einem ähnlichen Material zwischen den Anker 13 und den Polen vorgesehen sein, im Luftspalt liegend und die Pole gegen das Joch sichernd. Der Gegenstand 21 in den Figuren 5, 6 und 7 stellt die durchgehenden Bolzen zum Sichern der Endkappen des Motors an den einander gegenüberliegenden axialen Endabschnitten des Jochs 10 dar. Aus Figur 5 ist zu sehen, daß, wenn ein Paar von Bolzen 21 benutzt wird, diese durch einander diametral gegenüberliegende Räume zwischen den Polen verlaufen.
Die Figur 8 zeigt eine Modifikation der Anordnung aus Figur 7, bei welcher die Menge von Ferritmaterial im Bereich 12 des Pols vermindert worden ist. In der Praxis ist es als möglich befunden worden, einen Teil des starken Endbereiches des Ferritmateriales unterhalb des Bereiches 19 des Elementes 17 zu entfernen, ohne wesentlichen Verlust an Leistung. Daher kann die Größe und damit der Kostaufwand des Ferritmagnetbereich jedes Poles vermindert werden, ohne deutlichen Verlust an Motorleistung. Es wird allerdings darauf hingewiesen, daß die Bogenlänge jeden Pols 11 (der Polbogen) nicht vermindert ist.
Ein bekanntes Problem, das aus dem Positionieren der durchgehenden Bolzen 21 in jeweiligen Räumen zwischen den Polen entsteht, ist, daß, da die Bolzen aus Ferromaterial gebildet sind, sie erhöhten Fluß in den zugeordneten Kommutierungszonen (hauptsächlich in den Räumen zwischen den Polen) der Maschine entstehen lassen, was wiederum zu vergrößerter Bürstenabnutzung führt. Die Einfachheit des Verminderns der Bogenlänge des Permanentmagnetbereiches 12 jedes Pols (wie in Figur 8 gezeigt) erzeugt einen Raum, durch den die durchgehenden Bolzen 21 hindurchlaufen können. Eine derartige Anordnung ist in Figur 9 gezeigt, wo der Bereich 18 jedes Element 17 in zwei Teile 18a, 18b aufgeteilt ist, zwischen denen der durchgehende Bolzen 21 hindurchläuft. Daher trägt das Ferromaterial des durchgehenden Bolzens 21 zum den Gesamtfluß tragenden Material des Bereiches 18 bei, und natürlich kann eine kompensierende Anpassung bezüglich der Dicke des Bereiches 18 vorgenommen werden. Die beiden Teile 18a und 18b des Bereiches werden durch einen einteiligen dritten Teil 18c überbrückt, der die Luft/Spaltenoberfläche des Pols 12 fortsetzt. Die Gegenwart der durchgehenden Bolzen 21 in zwei der Elemente 17 kann gestatten, daß die durchgehenden Bolzen 2l benutzt werden, um eine Position in Umfangsrichtung für die Pole 12 zu schaffen. Die Figur 9 zeigt, daß jeder Bereich 18 einen Fortsatz in Umfangsrichtung 22 aufweist, der an das schwache Ende des nächsten benachbarten Pols 11 anstößt, so daß die Pole 11, durch die Fortsetzung 22, einen in Umfangsrichtung stabilen Aufbau innerhalb des Jochs 10 bilden. Da die zwei durchgehenden Bolzen 21 durch einander diametral gegenüberliegende Bereiche 18 verlaufen und mit ihren Enden in den Endkappen der Maschine verankert sind, werden sie dann wieder Lager bilden, die die Positionen in Umfangsrichtung der Polanordnung innerhalb des Joches festlegen. Ferner tragen die Fortsätze 22 Fluß leitendes Material zum Joch 10 in den Räumen zwischen den Polen bei und erleichtern damit das Problem einer Sättigung des Fluß leitenden Materials in den kritischen Bereichen zwischen den Polen des Jochs.
Während es zumindest theoretisch vorzuziehen ist, daß der Bereich 19 jedes Elementes 17 mit seinem jeweiligen Permanentmagnetmaterial entlang einer durchgehenden gekrümmten Oberfläche zusammentrifft, wäre es in der Praxis durchaus möglich, das Ferritmaterial mit einer flachen Oberfläche zum Eingreifen durch den Bereich 19 zu schleifen, und zum Vorsehen einer entsprechenden flachen Oberfläche 19a am Bereich 19. Damit die Dicke des Bereiches 19 nicht zu stark ansteigt, würde die innere Oberfläche des Bereiches 19 eine zweite flache Oberfläche 19b mit einem flachen Winkel zur Oberfläche 19a aufweisen, und eine derartige Anordnung ist natürlich ideal für eine Konstruktion geeignet, bei der das Permanentmagnetmaterial 12 verkürzt ist und nicht die gesamte Fläche unterhalb des Bereiches 19 seines betreffenden Elementes 17 ausfüllt. Ein derartiger Aufbau ist in Figur 10 dargestellt. Auch in Figur 10 ist die führende Kante (das starke Ende) des Elementes 17 abgeschrägt, um einen vergrößerten Luftspalt 23 an dieser Stelle zu schaffen.
Die Figur 11 verdeutlicht eine weitere Modifikation, durch die die durchgehenden Bolzen 21 aufgenommen werden können. Bei einem Aufbau, bei den der Permanentmagnetbereich 12 des Pols 11 verkürzt ist, ohne Verminderung des gesamten Polbogens, ist der durchgehende Bolzen 21 innerhalb des durchgehenden Polbogens angeordnet, aber anstelle des Teilens des Bereiches 18 in zwei Teile, wie in Figur 9 gezeigt, ist beim Aufbau der Figur 11 der Bereich 18 einteilig und verläuft zwischen dem Permanentmagnetbereich 12 und dem durchgehenden Bolzen 21. Allerdings erstreckt sich ein gekrümmter Fortsatz 24 einteilig mit den Bereichen 18 und 19 des Elementes 17 vom Bereich 18 in die gegenüberliegende Richtung zum Bereich 19, oberhalb des durchgehenden Bolzens 21, und den gesamten Polbogen schaffend. Daher setzt der Fortsatz 21 die Luftspaltenseite des Pols 11 bis zur gewünschten Ausdehnung fort.
Bisher (mit der Ausnahme der Beschreibung bezüglich Figur 10) haben wir nur Aufbauten betrachtet, bei denen der Luftspalt zwischen dem Anker 13 und der Seite der Pole 11 ein paralleler Luftspalt ist. Allerdings liegt bei der Betrachtung eines Automobilanlassermotores ein kritischer Bereich der Drehmoment/Geschwindigkeitskurve des Motors in der Nähe eines Drehmoments von 2 Nm. Der zum Erzeugen eines Drehmoments dieses Ausmaßes benötigte Strom liegt im Bereich von 100 bis 200 Amps, und daher ist es wichtig, daß der Entwurf des Flußnebenflusses (des Elementes 17) einen zusätzlichen Fluß so gering wie möglich aus einer Ankererregung erzeugt, im Operationsbereich bis 200 Amps. Ein günstiger Weg zum Erreichen einer derartigen Kontrolle über die Leistung der Maschine liegt darin, den Luftspalt zwischen dem Anker und den Polen vorsichtig zu wählen, insbesondere über dem starken Endabschnitt der Pole. Es ist daher wahrscheinlich, daß die optimale Wahl des Maschinenentwurfes einen zulaufenden Luftspalt mindestens zwischen dem Bereich 19 jedes Elementes 17 und dem Anker einsetzt. Es ist unabdingbar sicherzustellen, daß der Anstieg des Luftspaltes in diesem Bereich nicht so groß wird, daß er nachteilig das Blokierdrehmoment der Maschine beeinflußt. Figur 12 zeigt eine Modifikation der in den Figuren 5, 6 und 7 gezeigten Anordnung, bei welcher der Luftspalt zwischen dem Ferritbereich 12 des Pols und dem Anker 12 konstant ist, aber progressiv in dem Bereich zwischen dem Abschnitt 19 jedes Elementes 17 und dem Anker 13 ansteigt. Der Grad des Luftspaltanstieges in Figur 12 ist aus Gründen der Illustration übertrieben. Es kann erkannt werden, daß am Ende des Abschnittes 19 mit Dicke Null der Luftspalt gleich dem ist, der zwischen dem Ferritabschnitt 12 jedes Pols und dem Anker vorliegt, und das der Spalt progressiv ansteigt, durch geeignetes Formen des Bereiches 19, bis auf ein Maximum 23 am starken Ende jedes Pols 11.
Figur 12 zeigt auch das Vorsehen einer Aluminiumeinlage 25, die auf die auf die Luftspaltseiten der Pole 11 trifft, so daß die Pole 11 radial zwischen der Einlage 25 und dem Joch 10 gehalten werden. Die Einlage 25 ist effektiv ein Aluminiumzylinder, der gestaucht oder auf andere Weise außen in die vergrößerten Luftspaltbereiche deformiert ist. Die Einlage 25 hat keine magnetische Wirkung innerhalb der Maschine, und daher ist ihr Vorsehen magnetisch von keiner Bedeutung. Eine sehr dünne Buchse aus weichem Stahl (Wanddicke 0,2 bis 0,3 mm) könnte anstelle der Aluminiumbuchse benutzt werden, ohne das die magnetische Leistung der Maschine signifikant beeinflußt wird.
Die Figuren 13, 14 und 15 sind entwickelte Diagrammansichten zum Verdeutlichen des Fließens des magnetischen Flusses innerhalb der Maschine bei Ankerstrom Null, einem Ankerstrom im mittleren Bereich bzw. einem hohen Ankerstrom.Figur 13 ist ein Flußgrafik bei 0 Ampere, die ziemlich genau leichtes Laufen approximiert, Figur 14 entspricht dem Laufen im kritischen 2Nm- Drehmomentbereich, und Figur 15 entspricht der Operation beim Sperren (Blockierdrehmoment). Es ist aus Figur 13 zu sehen, daß die Elemente 17 einen sehr bedeutsamen Anteil des Flusses im starken Endbereich der Pole zurück zum Joch zurückschließen, so daß ein Fluß, der den Luftspalt zum Anker im starken Endbereich der Pole überschreitet, minimal ist. In Figur 14 ist zu sehen, daß ein Anstieg in der Menge des Flusses vorliegt, der in den starken Endbereichen des Luftspaltes fließt, als Ergebnis der Ankerrückwirkung, aber ein Anteil des Flusses wird immer noch zum Joch über die Elemente 17 zurückgeschlossen. Allerdings sind in Figur 15 die gesamten Bereiche 19 der Elemente 17 gesättigt, und die Bereiche 18 und 19 tragen Fluß zum Luftspalt im starken Endbereich bei. Daher führt das Nebenschließen des Flusses in Niedriglastbedingungen zu einer vergrößerten Laufgeschwindigkeit im Niedriglastbereich, während der Beitrag zum Fluß bei Hochstrombedingungen zu verbessertem Drehmoment führt.
Die bisherige Beschreibung hat sich auf die Benutzung von Ferritpermanentmagnetmaterial konzentriert, da dieses bei vernünftigen Kosten bereits erhältlich ist. Allerdings werden Permanentmagnetmaterialien eines höheren Energiegehaltes besser erhältlich, und vergleichbare Prinzipien zu den oben beschriebenen können bei Maschinen eingesetzt werden, die Permanentmagnetmaterialien eines höheren Energiegehaltes einsetzen, beispielsweise solche Magneten, die allgemein als seltene Erden-Magneten bekannt sind. Es wird erwartet, daß seltene Erden-Eisen-Bor-Magneten und seltene Erden-Eisen- Kobalt-Bor-Magneten in der sehr nahen Zukunft kostengünstig werden, insbesondere für Anlassermotoranwendungen für höhere Leistung. Gegenwärtig kommerziell erhältlich sind "NEOMAX" von Sumitomo in Japan und "MAGNIQUENCH" von Delco Remy aus den USA. "NEOMAX" ist ein gesintertes Produkt auf der Basis von Neodym, Eisen und Bor, während "MAGNEQUENCH" eine ähnliche, aber schnell abgeschreckte Legierung ist, die entweder plastisch geformt, plastisch verbunden oder heiß gepreßt wird, zum Schaffen eines weiten Bereiches von Operationscharakteristika. Durch ihren höheren Energieinhalt wird weniger Permanentmagnetmaterial benötigt, wenn ein äquivalente Maschine durch Benutzen eines derartigen Materiales hergestellt werden soll. Wenn der Gesamtdurchmesser der Maschine äquivalent zu dem einer Ferritmagnetmaschine gehalten werden soll, und diese Anforderung wird üblicherweise vorliegen, um eine Größenverminderung der Bereiche zwischen den Polen und der Annäherung der Materialien in den das Joch beeinflußenden Flußcharakteristiken in den Bereichen zwischen den Polen zu vermeiden, dann kann die Verminderung des Permanentmagnetmateriales durch Vermindern der radialen Dicke der Permanentmagnetbereiche der Pole erreicht werden. Figur 16 zeigt eine derartige Anordnung, und es ist zu erkennen, daß die Verminderung der radialen Dicke des Permanentmagnetbereiches 12a jedes Pols durch ein Setzen des Permanentmagnetbereiches 12a auf eine Stützplattform 25 aus weichem Stahl begleitet wird. Die Stützplattform 25 formt praktisch einen Teil des Jochs 10, und die Figur 13 zeigt die Plattformen 25 als Teile eines zylindrischen Gliedes, das innerhalb des Joches 10 aufgenommen wird und die Elemente 17 damit einstückig gebildet aufweist. Die Bildung eines derartigen Bauelementes könnte in der Praxis sich als zu komplex aufweisen, und wenn dieses der Fall ist, dann kann es klar als Reihe von in Umfangsrichtung getrennten Elementen gebildet werden, die in einer Position relativ zueinander angeordnet sind, wenn sie im Joch 10 aufgenommen sind. Natürlich wird ein Anstieg in der Dicke der Elemente 17 von Nöten sein, um sie in die Lage zu versetzen, die höheren Flußpegel von den Magneten höherer Energie nebenzuschließen.
Die Figur 17 ist eine Ansicht ähnlich wie Figur 7, zeigt aber das Vorsehen von Polfixierklemmen 31. Bei einer Vierpolmaschine werden vier Klemmen 31 vorliegen, die wünschenswerterweise aus Federstahl gebildet sind, die aber aus einem geeigneten Kunstharzmaterial gebildet werden können. Jede Klemme 31 liegt in einem jeweiligen Zwischenraum zwischen den Polen und weist einen allgemein kanalförmigen Längsschnitt auf, wobei die Länge des Kanals sich parallel zur Maschinenachse erstreckt. Der Basisteil des Kanals jeder Klemme greift in das Innere des Jochs 10 ein, und an ihren freien Enden sind beide Schenkel jeder Klemme 31 auswärts gedreht, um jeweils das schwache Ende des Permanentmagnetmateriales eines Poles bzw. den Bereich 18 des Nebenschlußelementes 17 des nächsten benachbarten Pols zu überdecken. Beim Einpassen der Klemmen werden die Schenkel aufeinander zugebogen, so daß während der Benutzung sie nach außen gegen die Pole drücken und damit die Pole sowohl in Umfangsrichtung als auch radial nach außen belasten. Daher werden die Pole in Umfangsrichtung relativ zueinander durch die Klemmen gehalten, und werden nach außen gegen das Innere des Jochs gedrückt. Zwei zueinander diametral angeordnete Klemmen werden mit ihrem Kanal die durchgehenden Bolzen 21 aufnehmen, die jeweiligen Endkappen halten, und, obwohl nicht in Figur 17 gezeigt, können diese Klemmen so angeordnet werden, daß sie die durchgehenden Bolzen 21 so greifen, daß die durchgehenden Bolzen 21 innerhalb des Jochs 10 eine Position in Umfangsrichtung erhalten, für das Montieren von Polen und Klemmen, wobei die durchgehenden Bolzen so eine Bewegung in Umfangsrichtung der Anordnung von Polen und Klemmen relativ zum Joch verhindern. Wenn gewünscht, kann eine entsprechende Position in Umfangsrichtung an den Klemmen 31 geschaffen werden, die nicht die durchgehenden Bolzen umfassen, durch Vorsehen von sich radial nach innen erstreckenden Stützen auf den Joch 10, die in entsprechenden Öffnungen in den Basisbereichen der Klemmen vorgesehen sind. Das mechanische Verbinden der Klemmen 31 mit dem Joch über Stützen auf dem Joch, die durch Öffnungen in den Basiswänden der Klemmen verlaufen, werden natürlich zusätzlich eine axiale Position der Anordnung von Polen und Klemmen relativ zum Joch 10 erzeugen.
Die Figur 18 ist eine Ansicht ähnlich wie Figur 11, aber im Fall der Figur 18 werden die Pole 11 an ihrer Position im Joch 10 durch Sichern des mit dem Joch in Eingriff tretenden Endes des Bereiches 18 jedes Nebenschlusses mit dem Joch bewirkt, wie durch Schweißen, durch 32 angezeigt. Als Alternative zum Schweißen könnte eine Sicherungsschraube oder Sicherungsschrauben durch das Material des Jochs 10 und in den Bereich 18 jedes Elements 17 eingeführt werden, und es wird festgestellt, daß der Bereich 19 jedes Elementes 17, auf dem Permanentmaterial 12 des Pols liegend, das Permanentmagnetmaterial gegen die innere Oberfläche des Joches 10 abschirmen wird. Günstigerweise wird eine Art von Anordnung an den schwachen Enden jedes Pols geschaffen, und in Figur 18 ist ein Vorsprung 33 angedeutet, der sich radial nach innen vom Joch 10 erstreckt und in das schwache Ende des Permanentmagnetmateriales 12 jedes Poles 11 eingreift.
Als Alternative zum Schweißen oder Schrauben des Bereiches 18 zum Joch 10 in Figur 18 könnten die Bereiche 18 an das Joch durch einteilig mit den Bereichen 18 gebildete Nietelemente genietet werden, die durch vorgeformte Öffnungen in der Wand des Jochs verlaufen, zum am Äußeren des Jochs Vernietetwerden. Die Vorsprünge 33 können auf jede geeignete Weise gebildet werden, aber es ist günstig, sie so zu bilden, daß sie halb das Material des Jochs 10 an geeigneten Stellen schneiden. Es wird festgestellt, daß die Elemente 17 und die Vorsprünge 33 damit eine Position in Umfangsrichtung und radial jedes Pols relativ zum Joch 10 schaffen, und die Pole können axial durch Vorsprünge auf den Endkappen der Maschine gehalten werden, die in einander gegenüberliegende axiale Enden der Pole 11 eingreifen, oder durch Federklemmen oder dergleichen, die zwischen den axialen Enden der Polen und ihren jeweiligen Endkappen liegen. Es würde möglicherweise nicht günstig sein, die Vorsprünge 33 nach dem Einführen der Pole zu bilden, und daher würden die Vorsprünge 33 während des Herstellens des Jochs gebildet werden, und die Pole würden dann axial in das Joch eingeführt werden, und die Bereiche 18 der Nebenschlußelemente 17 werden geeignet am Joch befestigt werden.
Wenn das Permanentmagnetmaterial 12 ein Ferritmaterial ist, ist es bevorzugt, daß die Bereiche 19 des Nebenschlusses in die Luftspaltenseite des Permanentmagnetmateriales eingesetzt werden, so daß die Luftspaltenseite jedes Bereiches 19 das gewünschte Luftspaltenprofil des Pols fortsetzt. Wenn daher eine parallele Luftspaltenanordnung gewünscht wird, wird das Permanentmagnetmaterial weggeschnitten, zum Aufnehmen des zulaufenden Bereiches 19 der jeweiligen Elemente 17, auf solche Weise, daß die am Luftspalt liegende Seite des Bereiches 19 den gewünschten parallelen Luftspalt aufrecht erhält. Entsprechend, wenn ein zulaufender Luftspalt benötigt wird, wird der zulaufende Winkel des Ferritmateriales des Pols in dem Bereich vergrößert, der im Kontakt mit dem Bereich 19 eines Element 17 steht, um einen solchen Betrag, das die Luftspaltenseite des Bereiches 19 eine Seite des gewünschten zulaufenden Luftspalts bestimmt.
Die Figur 19 verdeutlicht einen Pol 11, der ein Element 17 aufweist, in welchem der Bereich 19 in der Breite zuläuft (die Abmessung in axialer Richtung der Maschine), und auch in der Dicke. Das Zulaufen in Breite und Dicke ist so gewählt, daß die Querschnittsfläche des Bereiches 19 linear von einem Minimum (wünschenswert Null) an den freien Enden des Bereiches 19 über die Ausdehnung des Bereiches 19 oberhalb des Permanentmagnetmateriales zunimmt. In Figur 19 ist zu sehen, daß das Einsetzen des Bereiches 19 in das Permanentmagnetmaterial 12 erreicht wird, indem der Permanentmagnetbereich des Pols 11 mit einer Ausnehmung in seiner Luftspaltseite versehen wird, die genau zum Aufnehmen des Bereiches 19 des Elementes 17 geformt ist. Mit anderen Worten, die Ausnehmung im Permanentmaterial ist eine Abbildung des Bereiches 19.
Allerdings zeigt Figur 20 eine alternative Form des Einsetzens, bei welcher das Permanentmagnetmaterial in der Dicke von einem Maximum, benachbart seinem Mittelpunkt in Umfangsrichtung, zu einem Minimum an seinem starken Ende zuläuft, und über seine gesamte Breite (die Abmessung parallel zur Achse der Maschine gemessen). Der Winkel des Zulaufens wird in Relation zum Winkel des Zulaufens der Dicke des Bereiches 19 des zugeordneten Elementes 17 gewählt, so daß der gewünschte Luftspalt zwischen dem Bereich 19 und dem Rotor der Maschine aufrecht erhalten wird, aber es wird festgestellt, daß ein stark vergrößerter Luftspalt zwischen dem Permanentmagnetmaterial und dem Rotor der Maschine in den Bereichen "X" und "Y" auf einander gegenüberliegenden Seiten des Bereiches 19 besteht. Allerdings kann der Bereich immer noch in das Permanentmaterial eingesetzt betrachtet werden, da Permanentmagnetmaterial zum Aufnehmen des Bereiches 19 entfernt worden ist, während immer noch der gewünschte Luftspalt zwischen der Polseite, die durch den Bereich 19 bestimmt wird, und dem Rotor der Maschine aufrecht erhalten wird.
Es ist oben erwähnt worden, daß die vorliegende Erfindung nicht auf Motoren beschränkt ist. Ähnliche Prinzipien können auf Generatoren angewendet werden. Ein herkömmlicher Gleichstromgenerator für automobilen Einsatz, der mit Permanentmagnetmotoren mit Elementen 17, wie oben beschrieben, ausgerüstet ist, wäre in der Lage, eine konstante Spannungscharakteristik unabhängig vom Laststrom zu erzeugen, da die Flußänderung mit dem Strom so vorgesehen sein kann, daß sie zusätzliche Spannung bei höheren Lastströmen erzeugt und damit den Spannungsabfall, der von dem Widerstand in den Maschinenwindungen entsteht, ausgleicht. Eine derartige Anordnung kann nützlich für einen kleinen Benzin- oder Dieselgenerator mit konstanter Geschwindigkeit sein, bei dem üblicherweise herkömmliche gewickelte Felder benützt werden müssen, um die notwendige Spannungsregelung zu erzielen.
Bei allen oben beschriebenen Beispielen ist das Permanentmagnetmaterial jedes Pols homogen. Es sollte allerdings darauf hingewiesen werden, daß ein beschriebenens Nebenschlußelement 17 zusammen mit Dual- oder Multigradpermanentmagnetmaterial benutzt werden kann. Daher kann ein Ferrit basierter Pol zwei oder mehr verschiedene Grade von Ferritmaterial in ausgewählten Regionen des Permanentmagnetbereiches des Pols aufweisen.
Ein bevorzugtes Material für die Elemente 17 ist Stahl mit niedrigem Kunststoffgehalt, mit einem niedrigen Prozentsatz eines Einschlusses von Silizium. Die Elemente 17 können durch Extrudieren oder Rollen und anschließendes Schneiden in die Länge gebildet werden, durch Schmieden, hauptsächlich Kaltschmieden, oder durch Pulversintern. Wenn ein Element 17 aus Stahlpulver mit niedrigem Kohlenstoffgehalt durch Sintern gebildet wird, wird es wünschenswert sein, das gesinterte Produkt zum Verbessern der Dichte zu behandeln, und damit zum Verbessern seiner Sättigungsflußdichte, zumindest in ausgewählten Bereichen.
Die obige Beschreibung geht von dynamoelektrischen Maschinen aus, bei denen die Bürsten der Kommutatoranordnung eher in geometrisch neutralen Positionen als in magnetisch neutralen Positionen angeordnet sind. Es wird daher festgestellt, daß in einer Maschine, die "Bürsten vorschieben" zum Verbessern der Kommutation einsetzt, eine entsprechende Bewegung in der magnetischen Zentrumslinie jedes Pols vorliegt.

Claims

1. In einer Richtung laufende Gleichstrom-Permanentmagnet-dynamoelektrische Drehmaschine mit

einem Stator,

einem relativ zum Stator drehenden Rotor und

einem Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator,

wobei die Permanentmagnetpole (11) der Maschine jeweils einen Flußnebenschluß (17) aufweisen, mit ersten und zweiten magnetisch durchgängigen Bereichen (18, 19), die aus einem Material mit hoher Sättigungsflußdichte gebildet sind,

wobei jeder erste Bereich (18) sich vom rückwärtigen Eisen (10), auf dem der jeweilige Pol (11) montiert ist, zum Luftspalt der Maschine erstreckt und magnetisch durchgängig mit dem rückwärtigen Eisen (10) ist,

wobei jeder erste Bereich (18) dem Ende seines jeweiligen Permanentmagneten (18) benachbart ist, das das starke Ende während der Benutzung ist, und dessen vom rückwärtigen Eisen (10) entferntes Ende magnetisch mit dem jeweiligen zweiten Nebenschlußbereich (19) ist,

wobei jeder zweite Bereich des Nebenschlusses (19) sich vom jeweiligen ersten Bereich des Nebenschlusses (18) in Umfangsrichtung der Maschine auf das Ende des jeweiligen Permanentmagneten (12) erstreckt, das in der Benutzung das schwache Ende ist, und mit der Luftspaltseite des jeweiligen permanenten in Kontakt tritt,

wobei die Maschine dadurch gekennzeichnet ist, daß jeder zweite Bereich (19) in seinem Bereich, der mit dem jeweiligen Permanentmagnet (12) in Kontakt tritt, so gebildet ist, daß dessen Querschnittsfläche im wesentlichen linear von einem Minimum an seinem freien Ende ansteigt,

und jeder erste Bereich des Nebenschlusses (18) eine minimale Querschnittsfläche aufweist, die gleich oder größer als die maximale Querschnittsfläche des jeweiligen zweiten Bereiches (19) ist,

und jeder Nebenschluß (17) sich über ein Maximum von 80% des Polbogens seines jeweiligen Pols von dessen starkem Ende erstreckt.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Permanentmagnetmaterial der Pole (11) Ferritmaterial ist.

3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Permanentmagnetmaterial der Pole (11) ein Seltene Erde- Eisen-Material ist.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Bereiche (19) des Nebenschlusses in die Luftspaltseite ihrer jeweiligen Permanentmagneten (12) eingesetzt sind.

5. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen zweiten Bereiche des Nebenschlusses (19) auf den Luftspaltseiten der Permanentmagneten (12) sitzen.

6. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Bereiche des Nebenschlusses (19) eine reduzierte axiale Abmessung aufweisen, verglichen mit den jeweiligen ersten Bereichen des Nebenschlusses (18).

7. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsabmessung und die Position des Permanentmagneten (12) jedes Pols sich so in Beziehung zum gesamten Polbogen befindet, daß ein Spalt zwischen dem ersten Bereich (18) jedes Nebenschlusses und dem benachbarten Ende des jeweiligen Permanentmagneten bestimmt wird.

8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole durch einen Stator getragen werden, und einer, oder jeder durchgehende Bolzen (21) der Maschine in der Lücke eines jeweiligen Pols aufgenommen ist.

9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige erste Bereich (18) des Nebenschlusses zum Aufnehmen des durchgehenden Bolzens (21) gabelförmig ist.

10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsabmessung des Permanentmagneten (12) jedes Pols zusammen mit der Dicke des jeweiligen ersten Bereichs (18) des Nebenschlusses geringer als der benötigte Polwinkel ist, und der Nebenschluß einen Fortsatz (24) aufweist, der sich in der gegenüberliegenden Richtung in Umfangsrichtung zum zweiten Bereich (19) des Nebenschlusses erstreckt, zum Schaffen des benötigten Polwinkels.

11. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator die Permanentmagnetpole (11) trägt, der Rotor einen gewickelten Anker (13) aufweist und die Verjüngung der zweiten Bereiche (19) der Nebenschlüsse (17) dergestalt ist, daß, wenn kein Strom in den Wicklungen des Ankers (13) fließt, die Flußdichte innerhalb der zweiten Bereiche des Nebenschlusses, über im wesentichen den gesamten Polbogen, am oder in der Nähe des "Knies" der Sättigungskurve des Nebenschlußmateriales liegt.

12. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole (11) in Position relativ zum rückwärtigen Eisen (10) durch eine Metallröhre (25) gehalten werden, die im Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator liegt.

13. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole (11) in Position relativ zum rückwärtigen Eisen (10) durch Federklemmen (31) gehalten werden, die von den Räumen zwischen den Polen aufgenommen werden.

14. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (12a) der Pole (11) auf radialen Einlagen (25) getragen werden.

15. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen (25) und die Nebenschlüsse (17) integrale Teile eines gemeinsamen ferrormagnetischen Elementes sind.