DE3884815T2

DE3884815T2 - Rotierende elektrische vorrichtung.

Info

Publication number: DE3884815T2
Application number: DE89900665T
Authority: DE
Inventors: Vilmos Toeroek
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-12-09
Filing date: 1988-11-25
Publication date: 1994-05-05
Anticipated expiration: 2008-11-26
Also published as: AU2822789A; SE459833B; WO1989005540A1; EP0397682A1; JPH03501679A; SE8704913L; EP0397682B1; SE8704913D0; DE3884815D1; US5047680A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine rotierende elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine solche Maschine bereitzustellen und insbesondere einen Motor, der in Relation zu seinem Volumen und seinem Gewicht ein hohes Drehmoment entwickelt.
Moderne elektrische Motoren, die in Relation zu ihrem Gewicht und Volumen hohe Drehmomente entwickeln, sind normalerweise mit Feldpolen in Form von Permanentmagneten ausgerüstet.
Es ist bekannt, daß hochqualitative Permanentmagnete in die Luftlücken von elektrischen Maschinen ohne das Risiko einer Restentmagnetisierung angeordnet werden können. Ein Parallelpermanentmagnetpol, der ein Material aufweist, dessen Permeabilität fast der von Luft entspricht und der in rechten Winkeln zu seinen Polflächen homogen magnetisiert wird, wird auf seine Umgebung im wesentlichen in der gleichen Weise einwirken, als wenn er durch ein Stromleitungsband ersetzt wäre, welches sich entlang der Kantenflächen des Poles erstreckt und einen elektrischen Strom leitet, dessen Stärke dem Produkt der Koerzitivfeldstärke des Materiales des Permanentmagneten und der Kantenhöhe von dessen Pol entspricht. Dieser fiktive Stromleiter, der den oben erwähnten fiktiven Strom um die Umfangskanten des Poles leitet, wird im folgenden als Kantenleiter bezeichnet. Wird dies berücksichtigt, wird die Kraft, die auf einen Permanentmagnetpol unter dem Einfluß eines extern angelegten Magnetfeldes einwirkt, diejenige Kraft sein, welche auf den Kantenleiter unter dem Einfluß eines externen Feldes einwirkt. Die Kantenleiter, welche den Raum zwischen zwei benachbarten permanentmagnetpolen, die wechselseitig entgegengesetzte Polaritäten haben, verbinden, werden somit Kantenströme in die gleiche Richtung leiten. Ein externes Magnetfeld, das durch solch einen Zwischenraum hindurchdringt, wird zu zusammenwirkenden Kräften mit jeweils gleichem Wert in solchen Teilen von zwei Kantenleitern führen, die in dem Zwischenraum benachbart zueinander vorliegen. Die Art, mit der das Magnetfeld innerhalb der Peripherie der entsprechenden Polflächen variiert, hat keinen Effekt auf die Kraftentwicklung.
Eine Reihe von jeweils benachbarten Permanentmagnetpolen mit wechselseitig entgegengesetzten Polaritäten wird zur Entstehung der größten kombinierten Antriebskraft für einen gegebenen absoluten Wert des externen Feldes führen, das durch die Magnetpolzwischenräume hindurchtritt, wenn das externe Feld senkrecht zu den Polflächen ausgerichtet ist und sich die Polarität von Polzwischenraum zu Polzwischenraum verändert. Mit anderen Worten, solch eine Reihe von Permanentmagnetpolen wird von dem Magnetfeld angetrieben, das an den Kantenlinien der Polzwischenräume vorherrscht, d. h. an den Polkanten, die benachbart zu den Polzwischenräumen angeordnet sind. Ein überraschendes Ergebnis dieser besonderen Überlegung besteht darin, daß für eine gegebene Gesamtgröße, -volumen und -gewicht eines Permanentmagneten und für ein externes Feld mit vorgegebener Größe die resultierende Kraft proportional zu der Zahl der Polzwischenräume und somit zu der Zahl der Pole sein wird. Demgemäß kann diese Kraft im Prinzip über alle Grenzen anwachsen, indem die Zahl der Polzwischenräume zunimmt, d. h. die Zahl der Pole ohne Veränderung des kombinierten Gesamtgewichtes und -volumens der Permanentmagnetpole.
Selbstverständlich kann die gleiche Überlegung berücksichtigt werden, wenn die obigen fiktiven Kantenleiter durch tatsächliche supraleitende Leiter ersetzt werden, in denen starke Ströme ohne einen wesentlichen Verlust fließen können. Somit können im Prinzip die Permanentmagnetpole durch supraleitende Leiter ersetzt werden, die sich in Umfangsrichtung um die Polflächen erstrecken und einen Gleichstrom leiten, der dem Produkt der Koerzitivfeldstärke des Permanentmagnetmateriales und der Kantenhöhe der Permanentmagnetpole entspricht.
Im Falle der heutigen bekannten elektrischen Motoren, die mit Permanentmagneten ausgerüstet sind, ist es jedoch nur möglich, die oben erwähnte Überlegung bis zu einem bestimmten Ausmaß zu verwenden, nämlich daß die resultierende Kraft bei einem gegebenen Gesamtvolumen und Gesamtgewicht der Permanentmagnete und bei einer vorgegebenen Größe des externen Feldes proportional zu der Zahl der Polzwischenräume ist und dadurch im Prinzip durch eine steigende Zahl von Polzwischenräumen, d. h. die Zahl der verwendeten Permanentmagnetpole, anwachsen kann.
Die zur Zeit bekannten, gebräuchlichsten Permanentmagnetmotoren haben die gleiche Art von Ständerwicklungen wie sie in asynchronen oder synchronen Motoren verwendet werden. Bei solchen Motoren ist nur ein Abschnitt des gesamten Kupferquerschnittes der Wicklung effektiv für die Erzeugung des externen Feldes, das durch die Polzwischenräume hindurchdringt und somit zur Entstehung der Kraft führt. Dieser Abschnitt ist umgekehrt proportional zu der Gesamtzahl der vorhandenen Pole, d. h. 1/4 p, wobei p die Zahl der Permanentmagnetpole ist. Das Produkt der Zahl der Polzwischenräume, d. h. der Zahl der Permanentmagnetpole, und der Stärke des externen Feldes ist deshalb im wesentlichen unabhängig von der Zahl der Pole bei einem gegebenen Gesamtkupferverlust. Diese Verbesserungen in dem spezifischen Drehmoment, das von dem Motor erzeugt wird, d. h. dem Drehmoment in Relation zu dem Volumen und dem Gewicht, das mit anwachsender Zahl der Pole erreicht werden kann, ohne daß zur gleichen Zeit das Volumen und das Gewicht der aktiven Motorbauteile zunimmt, hängen somit hauptsächlich von der möglichen Verringerung der Höhenerstreckung des Ständerjoches und von der Länge der Spulenenden ab, wobei dies nur eine marginale Verbesserung bereitstellt, wenn mehr als acht Pole vorhanden sind.
Bezüglich der Beziehung zwischen dem Magnetfeld, das durch die Ständerwicklungen in den Permanentmagnetpolzwischenräumen erzeugt wird, und der Zahl der Permanentmagnetpole haben Permanentmagnetmotoren, die mit vorspringenden Ständerabschnitten ausgerüstet sind, die jeweils eine eigene Spulenwicklung aufweisen, im wesentlichen die gleichen Eigenschaften wie der Motortyp, der in dem vorhergehenden Abschnitt diskutiert worden ist.
Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine rotierende elektrische Maschine bereitzustellen und insbesondere einen elektrischen Motor, der so aufgebaut ist, daß die oben diskutierte Tatsache, daß die resultierende Kraft, die von Permanentmagnetfeldpolen erzeugt wird oder von Feldpolen, die von supraleitenden Spulen erzeugt werden, die sich um den Umfang der Polflächen erstrecken, proportional zu der Zahl der Polzwischenräume ist und somit zu der Zahl der Abschnitte, in viel effektiverer Weise verwendet werden kann als dies bei heutigen konventionellen Motoren möglich ist, um so einen Motor bereitzustellen, der zur Entwicklung von sehr hohen Drehmomenten in Relation zu seinem Volumen und seinem Gewicht in der Lage ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einer rotierenden elektrischen Maschine erreicht, die gemäß den Ansprüchen aufgebaut ist. Die Erfindung wird nun unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Teilaxialschnittansicht einer Ausführungsform eines Motors, der gemäß der Erfindung aufgebaut ist.
Fig. 2 zeigt eine radiale Schnittansicht eines Motors nach Fig. 1 entlang der Linie II-II nach Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine schematische vergrößerte Darstellung der Anordnung von Feldpolen und ferromagnetischen Bauteilen, die mit den Polen in dem Motor gemäß den Fig. 1 und 2 zusammenwirken.
Fig. 4 zeigt eine schematische vergrößerte Darstellung einer anderen denkbaren Anordnung der ferromagnetischen Bauteile, die mit den Feldpolen in einem erfindungsgemäßen Motor zusammenwirken.
Fig. 5 zeigt eine schematische vergrößerte Darstellung einer weiteren denkbaren Anordnung der Feldpole und der ferromagnetischen Bauteile, die mit den Feldpolen in einem erfindungsgemäßen Motor zusammenwirken.
Fig. 6 zeigt eine schematische vergrößerte Darstellung einer weiteren denkbaren Anordnung der Feldpole und der ferromagnetischen Bauteile, die mit den Feldpolen in einem erfindungsgemäßen Motor zusammenwirken.
Fig. 7 zeigt die Wellenform der elektrischen Ströme, die den Motorwicklungen im Falle einer Ausführungsform gemäß Fig. 6 zugeführt werden.
Eine beispielhafte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Motors ist schematisch in den Fig. 1-3 dargestellt, die einen mit 1 bezeichneten Rotor und einen mit 2 bezeichneten Stator zeigen, der den Rotor koaxial umgibt. Der Rotor 1 weist einen Schaft 3 auf, auf dem ein ferromagnetischer Kern fest angeordnet ist, der drei jeweils identische Ringe oder Kreisringe R1, R2 und R3 aufweist, die entlang ihrer äußeren Umfangsflächen gezahnt sind und aus einem isotropischen ferromagnetischen Material bestehen, vorzugsweise einem Material mit einem hohen Volumenwiderstand, beispielsweise einem Material, das unter dem Handelsnamen COROVAC verkauft wird, wobei der ferromagnetische Kern ferner zwei Ringe 4 aus einem ferromagnetischen Material aufweist, die zwischen den Ringen R1, R2 und R3 angeordnet sind. Der Stator 2 weist ein röhrenförmiges Ständerblech 5 auf, das aus einem isotropischen ferromagnetischen Material, ähnlich dem der Ringe R1, R2, R3, hergestellt ist und das auf seiner inneren Fläche drei Ringe oder Kreisringe P1, P2 und P3 von Permanentmagneten mit abwechselnd entgegengesetzten Polaritäten tragen. Diese Polringe sind gegenüber den entsprechenden Zahnringen R1, R2 und R3 an dem Rotor 1 angeordnet. Jeder dieser Ringe von Permanentmagnetpolen P1, P2 und P3 kann einen einzigen Permanentmagnetring aufweisen, der mit abwechselnd entgegengesetzten Polariäten magnetisiert ist, oder jeder Ring kann aus einer Zahl von einzelnen Permanentmagneten aufgebaut sein, die zur Bildung eines Ringes oder eines Kreisringes miteinander verbunden sind, wobei deren Zahl der Zahl der Pole entspricht. Um Wirbelstromverluste zu reduzieren, können die Permanentmagnete in vorteilhafter Weise beschichtet sein, wobei in diesem Falle die Schichten parallel zu der Richtung des Feldes sind und sich vorzugsweise peripher erstrecken. Alternativ können die Permanentmagnete für den gleichen Zweck, wie er oben angegeben wurde, miteinander verbundene, elektrisch isolierte Körner oder Stäbe aufweisen. Die ferromagnetische Ständerröhre 5 trägt ferner zwei Spulenwicklungen L1 und L2, die zwischen den Magnetpolringen P1, P2 und P3 angeordnet sind und die in vorteilhafter Weise so an der Ständerröhre 5 angeordnet sind, daß eine gute thermische Verbindung zwischen den Spulen und der Ständerröhre erzielt wird.
Wie am besten aus der Fig. 2 zu erkennen ist, hat jeder ferromagnetische Rotorring R1, R2, R3 um seinen Umfang gleichmäßig beabstandete Zähne oder Polkörper 6, die dazwischen entsprechende Zwischenräume 7 definieren, wobei die Zahl der Zähne 6 mit der Zahl der Magnetpole in den Permanentmagnetpolringen P1, P2, P3 übereinstimmt.
Die verschiedenen Magnetpolringe P1, P2, P3 und/oder die verschiedenen gezahnten ferromagnetischen Ringe R1, R2, R3 sind so peripher in Relation zueinander angeordnet, daß die Relativlage zwischen dem Magnetpolring und dem Zahnring eines jeden zugehörigen Paares, z. B. P1/R1, in Relation zu der entsprechenden Relativlage zwischen dem Magnetpolring und dem Zahnring eines jeden anderen zugehörigen Paares P2/R2 und P3/R3 um einen Winkel verschoben ist, der einem Drittel der Umfangsabmessung eines Magnetpolpaares entspricht. Dies ist beispielsweise in Fig. 3 dargestellt, wo die Magnetpolringe P1, P2, P3 jeweils peripher um einen Winkel verschoben sind, der einem Drittel eines Magnetpolpaares entspricht. Alternativ können selbstverständlich die Zahnringe R1, R2, R3 peripher in Relation zueinander in einer entsprechenden Weise verschoben sein. Ferner können die Magnetpolringe P1, P2, P3 und die Zahnringe R1, R2, R3 in Umfangsrichtung in Relation zueinander in einem Ausmaß verschoben sein, das die obige Bedingung bezüglich der gegenseitigen Position zwischen einem Magnetpolring und einem Zahnring eines jeden zusammenwirkenden Paares erfüllt.
Die zwei Spulenwicklungen L1, L2 werden mit Wechselstrom versorgt, der von der Winkelposition der Drehung des Rotors 1 bestimmt wird, so daß die Frequenz proportional zu der Geschwindigkeit des Rotors und zu der Zahl der Pole in den Magnetpolringen wird und daß die gegenseitige Phasenposition zwischen den zugeführten Strömen in den zwei Spulenwicklungen L1, L2 der Phasenposition zwischen Zweiphasenströmen in einem symmetrischen Dreiphasensystem entspricht.
Die von den Spulenwicklungen L1, L2 erzeugten externen Felder sind durch die Ständerröhre 5, die ferromagnetischen Ringe 4 und R1, R2, R3 sowie durch die Zähne 6 der Ringe R1, R2, R3 eingeschlossen und wirken somit mit den Permanentmagnetpolen in allen Magnetpolringen P1, P2, P3 gemäß der oben beschriebenen Weise zusammen. Damit kann die entwickelte Gesamtkraft und dadurch auch die Motordrehzahl durch Anwachsen der Zahl der Magnetpole in den Magnetpolringen P1, P2, P3 in sehr effektiver Weise zunehmen. Es ist auch zu verstehen, daß das Kupfervolumen in den Spulenwicklungen L1, L2 sehr effektiv verwendet wird, da diese Spulenwicklungen keine Spulenenden enthalten, wobei die Spulenenden keinen Wert für die Entwicklung der Kraft und somit lediglich einen Verlust schaffenden Faktor darstellen. Ferner können diese Spulenwicklungen L1, L2 mit einem sehr hohen Füllfaktor fertiggewickelt werden, so daß sie aus Formleitern zusammengesetzt sind.
Da die Permanentmagnetabschnitte P1, P2, P3 zusammen mit den Spulenwicklungen L1, L2 an dem äußeren, vorzugsweise stationären Teil des Motors, d. h. dem äußeren Ständer, angeordnet werden können, werden die Polzwischenräume der Permanentmagnetpole, wo die aktuelle Kraftentwicklung stattfindet, in der weitestmöglichen Entfernung von dem Rotorschaft angeordnet, was den längstmöglichen Hebelarm für die Drehmomenterzeugung gewährleistet.
Der Permanentmagnetfluß, der durch jeden ferromagnetischen Ring R1, R2, R3 hindurchtritt, wenn kein Strom durch die Spulenwicklungen L1, L2 fließt, kann als eine Sinusfunktion der Winkelposition des Rotors in Relation zu dem zugehörigen Magnetpolring variieren. Dies kann durch einen umsichtigen Aufbau der Zähne 6, die den Magnetpolringen P1, P2, P3 zugewandt sind, und/oder der individuellen Polflächen der Permanentmagnetpole geschehen. Zusammen mit der oben beschriebenen wechselseitigen Verschiebung zwischen den verschiedenen Paaren von zusammenwirkenden Magnetpolringen und Zahnringen, d. h. den Paaren P1/R1, P2/R2, P3/R3, wie dies beispielsweise in Fig. 3 dargestellt ist, bedeutet dies, daß die Summe der Permanentmagnetflüsse, die sich durch die entsprechenden Zahnringe R1, R2, und R3 erstrecken und die mit Sinusfunktionen variieren, immer Null sein wird, d. h., daß der Permanentmagnetfluß, der in einen gegebenen Zahnring R eintritt, durch die Verbindungen 4 hindurchtritt und durch die anderen zwei Zahnringe R hinaustritt.
Diese sinusförmige Variation des Permanentmagnetflusses durch einen Zahnring R als eine Funktion der Winkelposition des Rotors kann beispielsweise erreicht werden, indem die Oberfläche jedes Zahnes 6 des Zahnringes R, der dem Permanentmagnetpolring P zugewandt ist, eine axiale Abmessung aufweist, welche als eine Funktion des Zentrumswinkels variiert und zwar in der gleichen Weise wie die Amplitude einer positiven Halbperiode einer Sinuskurve, wobei die Permanentmagnetpole rechteckig sind. Dies ist schematisch in Fig. 4 dargestellt.
Das gleiche Ergebnis kann mit einer besonders vorteilhaften Ausführungsform erzielt werden, bei der die Umfangsabmessung der Permanentmagnetpole nur zwei Dritteln des Polabstandes entspricht, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. In diesem Falle haben die Oberflächen der Zähne 6 der Zahnringe R, die den Permanentmagnetpolringen zugewandt sind, eine axiale Abmessung, die als Funktion des Zentrumswinkels in der gleichen Weise wie die Summe aus einer Halbperiode einer Sinuswelle und ihrer dritten Oberwelle und verwandten Oberwellen variiert. Wenn in dieser Weise vorgegangen wird, bedeutet dies mit anderen Worten, daß der Permanentmagnetfluß in den ferromagnetischen Zahnringen R mit einer Funktion des Rotorwinkels gemäß einer gewünschten Sinuskurve variieren wird. Ein Beispiel für solch einen günstigen Aufbau der axialen Abmessung der Zähne 6 als eine Funktion des Rotorwinkels ist
für 0 θ pα ≤ π
wobei b = axiale Abmessung des Zahnes
bMAX = maximale axiale Abmessung des Zahnes
p = Zahl der Zähne
α = Zentrumswinkel des Zahnringes
Eine solche Ausführungsform ist schematisch in Fig. 5 dargestellt. Diese Ausführungsform ermöglicht somit eine Einsparung von einem Drittel des Permanentmagnetmateriales, ohne daß die drehmomenterzeugende Fähigkeit des Motors darunter leidet. Dies kann eine bemerkenswerte ökonomische Bedeutung haben, da das Permanentmagnetmaterial teuer ist.
Einen weiteren denkbaren Aufbau der Polfächen der Magnetpole und der Zahnflächen, die den Magnetpolringen zugewandt sind, ist in Fig. 6 dargestellt. In diesem Falle sind die Polflächen der Magnetpole rechteckig mit einer peripheren Abmessung ausgebildet, die in ähnlicher Weise wie bei den Ausführungsformen der Fig. 3 und 4 der des Polabstandes entspricht, wobei die Zähne 6 in den Zahnringen R eine Fläche aufweisen, die trapezförmig ist und in ihrer axialen Richtung variiert. Dieser Teil der Zahnfläche 6, der in der axialen Richtung eine einheitliche Breite aufweist, hat eine periphere Abmessung, die zwei Dritteln (2/3) des Polabstandes entspricht, während solche Teile der trapezförmigen Zahnfläche 6, die in die axiale Richtung vorspringen, jeweils eine periphere Abmessung aufweisen, die einem Sechstel (1/6) des Polabstandes entspricht. Die Zahnflächen 6 nach ,diesem Aufbau können in vorteilhafter Weise verwendet werden, wenn der den Spulenwicklungen L1 und L2 zugeführte Strom keine Sinuswellenform hat, sondern eine abgestufte Wellenform, wie dies in der Fig. 7 dargestellt ist. Jede dieser "Stufen" in diesen abgestuften Strömen, die den Spulenwicklungen L1 und L2 zugeführt werden, weist eine Länge auf, die 60 elektrischen Graden entspricht.
Das gleiche Ergebnis, das oben unter Bezug auf die Fig. 4, 5, 6 und 7 beschrieben worden ist, kann selbstverständlich auch erzielt werden, indem die Zähne 6 der Zahnringe R mit rechteckigen Flächen bereitgestellt werden sowie durch Variation der axialen Abmessung der Polflächen der Permanentmagnetpole in den Polringen R gemäß der oben beschriebenen Weise. Dies ist jedoch konstruktionsmäßig weniger vorteilhaft, da es einfacher ist, die Permanentmagnete rechteckig auszubilden aufgrund der Tatsache, daß es schwierig ist, kompliziertere Formen aus dem magnetischen Material herzustellen.
Aus der obigen Darstellung ist zu verstehen, daß im Falle eines Motors, der gemäß der Erfindung aufgebaut ist, die Permanentmagnetpole im Prinzip durch Feldpole ersetzt werden können, die aus supraleitenden Spulen aufgebaut sind, welche sich um die Fläche der Pole erstrecken.
Es ist ferner selbstverständlich, daß andere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine vorstellbar sind und daß Modifikationen an den dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne daß das Konzept der Erfindung verlassen wird. Beispielsweise können die Magnetpolringe P und die ferromagnetischen Zahnringe R ihre Plätze tauschen, ohne daß die prinzipielle Funktion der Maschine verändert wird. In ähnlicher Weise können die Spulen L an dem rotierenden Teil der ,Maschine angeordnet sein, obwohl dies die Anordnung von Schleifringen oder ähnlichen Vorrichtungen erfordern würde, um den Strom in die Spulen zu führen.
Ferner gehört die Anordnung einer größeren Zahl von Magnetpolringen, Zahnringen und Spulenwicklungen zu dem Prinzip einer Maschine, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist. Dies bedeutet allgemein, daß eine erfindungsgemäße Maschine eine Zahl von n an Spulenwicklungen L aufweisen kann, wobei n eine ganze Zahl ist, die größer gleich 2 ist.
Diese erfindungsgemäße Maschine kann ferner (n + 1) Paare von zusammenwirkenden Magnetpolringen P und Zahnringen R, wobei jedes Paar von zusammenwirkenden Magnetpolringen und Zahnringen P/R peripher in Relation zu einem anderen Paar um einen Winkel verschoben ist, der 1/(n + 1) der peripheren Abmessung eines Magnetpolpaares entspricht, sowie verschiedene Spulenwicklungen aufweisen, denen Wechselströme zugeführt werden, welche jeweils Phasenpositionen aufweisen, die den Phasenpositionen für n-Phasenströme in einem symmetrischen (n + 1)- Phasensystem entsprechen. Aus der obigen Darstellung ist ferner verständlich, daß die Magnetpolringe jede gewünschte Zahl an Magnetpolen aufweisen können und daß in ähnlicher Weise die ferromagnetischen Zahnringe jede gewünschte Zahl an Zähnen aufweisen können.

Claims

1. Rotierende elektrische Maschine mit zwei zueinander koaxialen Teilen (1, 2), die relativ zueinander drehbar sind und von denen jedes einen entsprechenden ferromagnetischen Kern (R, 4 und 5) besitzt, und einem im wesentlichen zylindrischen Luftspalt, der die Kerne der entsprechenden Teile voneinander trennt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des ferromagnetischen Kernes (5) des einen Teiles (2), die in Richtung auf den Spalt weist, mit mindestens drei in Umfangsrichtung verlaufenden Ringen von Magnetpolen (P1, P2, P3) versehen ist, die abwechselnd entgegengesetzte Polaritäten aufweisen und jeweils die gleiche Zahl von Magnetpolen besitzen sowie axial im Abstand voneinander angeordnet sind, daß die Fläche des ferromagnetischen Kernes (R, 4) des anderen Teiles (1), die in Richtung auf den Luftspalt weist, mit mindestens drei in Umfangsrichtung verlaufenden Ringen (R1, R2, R3) versehen ist, auf denen Zähne (6) vorgesehen sind, die dazwischen Freiräume (7) bilden, wobei die mit Zähnen versehenen Ringe (R1, R2, R3) gegenüber den Magnetpolringen (P1, P2, P3) angeordnet sind und jeweils eine Anzahl Zähne (6) besitzen, die der halben Anzahl der Magnetpole in jedem Magnetpolring entspricht, daß die Relativlage zwischen dem Magnetpolring (P) und dem Zahnring (R) eines jeden zugehörigen Paares in Umfangsrichtung in Relation zur Relativlage zwischen dem Magnetpolring und dem Zahnring eines jeden anderen zugehörigen Paares um einen Winkel verschoben ist, der einem Drittel der Umfangsabmessung eines Magnetpolpaares entspricht, und daß eines der beiden Teile (1, 2) zwei elektrische Spulenwicklungen trägt, die in Relation zur Maschinenachse koaxial angeordnet und axial zwischen den zugehörigen Paaren der Magnetpolringe und Zahnringe vorgesehen sind.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spulenwicklungen (L1, L2) mit Wechselströmen versorgt werden können, die eine gegenseitige Phasenposition besitzen, die den Zweiphasenströmen in einem symmetrischen Dreiphasensystem entspricht.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenwicklungen (L1, L2) und die Magnetpolringe (P1, P2, P3) an ein und demselben Maschinenteil, vorzugsweise am stationären Teil (2) der Maschine, angeordnet sind.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenwicklungen (L1, L2) und die Magnetpolringe (P1, P2, P3) am äußeren Teil (2) der Maschine angeordnet sind.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole Permanentmagneten sind.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole (P1, P2, P3) aus supraleitenden Leitern bestehen, die sich in Umfangsrichtung um die Polflächen erstrecken und mit Gleichstrom versorgt werden können.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole in den Magnetpolringen (P) eine rechteckige Polfläche mit einer peripheren Abmessung, die der des Polabstandes entspricht, besitzen und daß jeder Zahn (6) in den Zahnringen (R) eine periphere Abmessung aufweist, die einem Polabstand in den Magnetpolringen entspricht, sowie eine axiale Abmessung, die in Abhängigkeit vom Zentrumswinkel in der gleichen Weise wie die Amplitude einer Halbperiode einer Sinuskurve variiert.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole in den Magnetpolringen (P) eine rechteckige Polfläche mit einer Umfangsabmessung, die zwei Dritteln eines Polabstandes entspricht, besitzen und daß jeder Zahn (6) in den Zahnringen (R) eine Umfangsabmessung aufweist, die einem Polabstand in den Magnetpolringen entspricht, sowie eine axiale Abmessung, die als Funktion des Zentrumswinkels in der gleichen Weise wie die Summe aus einer Halbperiode einer Sinuswelle und ihrer dritten Oberwelle und verwandten Oberwellen variiert.

9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole in den Magnetpolringen (P) eine rechteckförmige Polfläche mit einer Umfangsabmessung besitzen, die einem Polabstand entspricht, und daß jeder Zahn (6) in den Zahnringen (R) eine Umfangsabmessung aufweist, die einem Polabstand in den Magnetpolringen entspricht, sowie eine axiale Abmessung, die trapezförmig in Abhängigkeit vom Zentrumswinkel variiert, wobei sich der ebene Teil des Trapezes über einen Zentrumswinkel erstreckt, der zwei Dritteln des Zentrumswinkels für einen Polabstand in den Magnetpolringen entspricht.