DE3931484C2 - - Google Patents
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- H02K1/246—Variable reluctance rotors
Description
Die Erfindung betrifft einen Reluktanzmotor mit einem Rotor, bei dem jedes Polpaar aus von Pol zu Pol verlaufenden Schichten aus abwechselnd weichmagnetischem und nichtmagnetisierbarem Material aufgebaut ist, die bei einem Rotor mit mehreren Polpaaren gekrümmt sind.The invention relates to a reluctance motor with a Rotor in which each pole pair consists of poles that run from pole to pole Layers of alternating soft magnetic and non-magnetizable material is built, which at a rotor with several pairs of poles are curved.
Ein derartiger Reluktanzmotor ist beispielsweise aus der DE-OS 16 38 492 bekannt.Such a reluctance motor is off, for example DE-OS 16 38 492 known.
Aufgrund der Schichtstruktur der Polpaare des Rotors ergeben sich in Schichtrichtung und quer dazu deutlich unterschiedliche magnetische Leitwerte, wie es im Hinblick auf hohe erzeugbare Drehmomente des Motors und einen guten Wirkungsgrad erwünscht ist. Die nichtmagnetisierbaren Schichten können aus elektrisch isolierendem Material oder aus elektrisch leitendem Material bestehen, je nachdem, ob hohe erreichbare Drehmomente oder eine besondere Laufruhe des Motors im Vordergrund stehen.Due to the layer structure of the pole pairs of the rotor result clearly in the layer direction and across it different magnetic conductivities, as in With regard to high torques that can be generated by the motor and good efficiency is desired. The non-magnetizable Layers can be made of electrically insulating Consist of material or of electrically conductive material, depending on whether high achievable torques or a The focus is on particularly smooth running of the engine.
Ähnliche Reluktanzmotoren wie in der bereits genannten DE-OS 16 38 492 werden auch in der DE-OS 18 14 383, der DE-OS 29 37 351, der EP-OS 02 89 075, der US-PS 41 10 646 sowie der US-PS 36 79 924 dargestellt.Reluctance motors similar to those already mentioned DE-OS 16 38 492 are also in DE-OS 18 14 383, DE-OS 29 37 351, EP-OS 02 89 075, US-PS 41 10 646 and the US-PS 36 79 924 shown.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Reluktanzmotor zu schaffen, dessen Wirbelstromverluste besonders gering sind.The object of the invention is to provide a reluctance motor create, whose eddy current losses are particularly low.
Diese Aufgabe wird bei einem Reluktanzmotor der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schichten des weichmagnetischen Materials aus in der jeweiligen Schichtebene nebeneinander angeordneten, die Pole eines Polpaares verbindenden Drahtstücken bestehen.This task is the beginning of a reluctance motor specified type according to the invention solved in that the Layers of soft magnetic material made in the respective layer level arranged side by side, the Poles of a pole pair connecting pieces of wire exist.
Aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaus wird neben einer Verminderung der Wirbelstromverluste auch eine einfache Herstellung gewährleistet, weil bei den regelmäßig eingesetzten Motoren, deren Rotoren mehrere Polpaare aufweisen, zur Herstellung des Rotors Verfahren angewendet werden können, wie sie zur Herstellung der Wicklungen herkömmlicher Elektromotoren geläufig sind. Beim erfindungsgemäßen Reluktanzmotor brauchen also bei der Herstellung keinerlei ungewöhnliche Verfahrensschritte durchgeführt zu werden.Because of the construction according to the invention, in addition to a Reducing eddy current losses is also a simple one Manufacturing guaranteed because of the regularly used Motors whose rotors have several pairs of poles Processes are used to manufacture the rotor can, as they are conventional for making the windings Electric motors are common. In the reluctance motor according to the invention so do not need any unusual in the production Procedural steps to be performed.
Bei der Herstellung eines Rotors mit mehreren Polpaaren ist es beispielsweise möglich, die Polpaare jeweils mit Sektoren bzw. Sektorausschnitten einer mehrlagigen Spule mit mehreren rohrförmigen, konzentrisch zueinander angeordneten Schichten aus nichtmagnetisierbarem Material und auf den Außenumfängen der rohrförmigen Schichten schraubenförmig gewickelten Drähten aus magnetisierbarem Material herzustellen.When manufacturing a rotor with several pole pairs it is possible, for example, to use the pole pairs Sectors or sector sections of a multi-layer coil with several tubular, concentric to each other Layers of non-magnetizable material and helical on the outer peripheries of the tubular layers coiled wires made of magnetizable material to manufacture.
Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche verwiesen. Es folgt die Erläuterung besonders zweckmäßiger Ausführungsformen anhand der Zeichnung. Dabei zeigtOtherwise, the preferred features of Invention on the claims referred. The explanation follows particularly expedient embodiments based on the Drawing. It shows
Fig. 1 einen Radialschnitt durch den Rotor eines erfindungsgemäßen Motors mit einem Polpaar in drei charakteristischen Lagen innerhalb eines Magnetfeldes, wobei die magnetisierbaren Schichten durch Drähte bzw. Drahtstücke gebildet sind, Fig. 1 is a radial section through the rotor of a motor according to the invention having a pole pair in three characteristic positions within a magnetic field, wherein the magnetizable layers are formed by wires or pieces of wire,
Fig. 2 ein schematisiertes Schnittbild eines erfindungsgemäßen Reluktanzmotors mit dem Rotor gemäß Fig. 1, Fig. 2 is a schematic sectional view of a reluctance motor according to the invention with the rotor according to Fig. 1,
Fig. 3 eine schematisierte Darstellung einer Statorwicklung dieses Motors, Fig. 3 is a schematic representation of a stator winding of this motor,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Rotors mit vier Polpaaren, Fig. 4 is a perspective view of a rotor with four pole pairs,
Fig. 5 ein der Fig. 2 entsprechendes Schnittbild eines Reluktanzmotors, dessen Rotor zwei Polpaare besitzt, und Fig. 5 a of Fig. 2 corresponding sectional view of a reluctance motor, the rotor has two pole pairs, and
Fig. 6 ein Blockschaltbild zur Drehmomentsteuerung des erfindungsgemäßen Reluktanzmotors. Fig. 6 is a block diagram for torque control of the reluctance motor according to the invention.
Der in Fig. 1 dargestellte Rotor 1, welcher um eine zur Ebene der Zeichnung senkrechte zentrische Achse 2 drehbar gelagert ist, besitzt innerhalb seines für die Erzeugung der Antriebsleistung eines Reluktanzmotors wirksamen Bereiches eine Schichtstruktur, welche aus miteinander abwechselnden Schichten 3 bzw. 4 aus magnetisierbarem bzw. nichtmagnetisierbarem Material besteht, wobei die magnetisierbaren Schichten 3 durch Drahtlagen gebildet werden. Die Schichten 3 bzw. 4 sind im dargestellten Beispiel in zur Achse 2 parallelen ungekrümmten Ebenen angeordnet, so daß ein rotorseitiges Polpaar P, P′ gebildet wird. Dementsprechend besitzt der Rotor 1 längs eines vom einen Pol zum anderen Pol des Polpaares P, P′ führenden Weges einen sehr hohen magnetischen Leitwert und längs eines die Schichten 3 und 4 quer durchsetzenden Weges einen äußerst geringen magnetischen Leitwert.The rotor shown in FIG. 1 1, which is mounted rotatably about an axis perpendicular to the plane of the drawing central axis 2, has a layer structure consisting of alternating with each other layers 3, 4 of magnetizable within its effective for generating the driving power of a reluctance motor range or non-magnetizable material, the magnetizable layers 3 being formed by wire layers. The layers 3 and 4 are arranged in the example shown in parallel to the axis 2 uncurved planes, so that a rotor-side pole pair P, P 'is formed. Accordingly, the rotor 1 along a pole from one pole to the other of the pole pair P, P 'leading path has a very high magnetic conductance and along a layer 3 and 4 traversing path an extremely low magnetic conductance.
Der Rotor 1 möge sich nun innerhalb eines Magnetfeldes befinden, dessen Feldlinien H quer zur Rotorachse 2 ausgerichtet sind. Im übrigen wird von magnetisierbaren Schichten 3 aus weichmagnetischem Material ausgegangen. Dementsprechend besitzen die magnetisierbaren Schichten 3 keine bzw. allenfalls nur eine vernachlässigbare permanente Magnetisierung, so daß für die weitere Betrachtung die Polung des Magnetfeldes unbeachtlich ist. Deshalb werden die Feldlinien H des Magnetfeldes in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil symbolisiert. The rotor 1 may now be located within a magnetic field, the field lines H of which are aligned transversely to the rotor axis 2 . Otherwise, magnetizable layers 3 made of soft magnetic material are assumed. Accordingly, the magnetizable layers 3 have no or at most only negligible permanent magnetization, so that the polarity of the magnetic field is irrelevant for further consideration. The field lines H of the magnetic field are therefore symbolized in FIG. 1 by a double arrow.
Aufgrund der stark unterschiedlichen Werte des magnetischen Leitwertes in Richtung der Schichten 3, 4 bzw. in einer Richtung quer dazu besitzt der Rotor 1 eine ausgeprägt stabile Lage, welche links in Fig. 1 dargestellt ist. In dieser stabilen Lage liegen die Schichten 3 und 4 des Rotors 1 parallel zur Richtung der Feldlinien H des Magnetfeldes. Wird der Rotor 1 aus der stabilen Lage ausgelenkt, so sucht er in die dargestellte stabile Lage zurückzukehren.Because of the very different values of the magnetic conductance in the direction of the layers 3, 4 or in a direction transverse thereto, the rotor 1 has a distinctly stable position, which is shown on the left in FIG. 1. In this stable position, the layers 3 and 4 of the rotor 1 are parallel to the direction of the field lines H of the magnetic field. If the rotor 1 is deflected from the stable position, it seeks to return to the stable position shown.
Nimmt der Rotor 1, wie es in Fig. 1 in der Mitte dargestellt ist, eine Lage ein, bei der die Schichten 3 und 4 quer zur Richtung der Feldlinien H des Magnetfeldes liegen, so befindet sich der Rotor in einer labilen Lage, in der kein Drehmoment wirksam ist. Wird jedoch der Rotor 1 aus dieser labilen Stellung etwas in der einen oder anderen Drehrichtung ausgelenkt, so sucht er sich in der jeweiligen Drehrichtung weiter zu drehen, um die zuvor beschriebene stabile Lage einzunehmen.If the rotor 1 , as shown in the middle in FIG. 1, assumes a position in which the layers 3 and 4 lie transversely to the direction of the field lines H of the magnetic field, the rotor is in an unstable position in which no torque is effective. However, if the rotor 1 is deflected somewhat in one or the other direction of rotation from this unstable position, it attempts to continue rotating in the respective direction of rotation in order to assume the stable position described above.
Im rechten Teil der Fig. 1 nimmt der Rotor 1 eine Lage zwischen seiner stabilen Lage und der labilen Stellung ein, derart, daß die Richtung der Feldlinien H des Magnetfeldes die Ebenen der Schichten 3 und 4 unter einem Winkel von etwa 45° durchsetzt. In dieser Position des Rotors 1 wird auf denselben ein maximales Drehmoment in Richtung des Pfeiles M ausgeübt. Falls der Rotor 1 zu der in Fig. 1 rechts dargestellten Position um etwa 90° verdreht wird, wird ein entsprechend maximales Drehmoment in entgegengesetzter Richtung wirksam.In the right part of Fig. 1, the rotor 1 takes a position between its stable position and the unstable position, such that the direction of the field lines H of the magnetic field passes through the planes of the layers 3 and 4 at an angle of approximately 45 °. In this position of the rotor 1 , a maximum torque in the direction of the arrow M is exerted thereon. If the rotor 1 is rotated by about 90 ° to the position shown on the right in FIG. 1, a corresponding maximum torque in the opposite direction becomes effective.
In Fig. 2 ist nun ein Reluktanzmotor schematisiert im Schnitt dargestellt, wobei der Rotor 1 den gleichen Aufbau wie in Fig. 1 hat. A reluctance motor is now shown schematically in section in FIG. 2, the rotor 1 having the same structure as in FIG. 1.
Der Rotor 1 dieses Motors wird in üblicher Weise von einem Stator 5 ringförmig umschlossen, welcher wie bei herkömmlichen Drehstrommotoren ausgebildet ist und drei Wicklungen Wa, Wb sowie Wc besitzt.The rotor 1 of this motor is surrounded in the usual manner by a stator 5 , which is designed as in conventional three-phase motors and has three windings W a , W b and W c .
Die Wicklungen Wa, Wb und Wc sind in Nuten auf der Innenseite des Stators 5 angeordnet, wobei jede der genannten Wicklungen über mehrere Nuten verteilt ist. Zu einer Wicklung Wa, Wb bzw. Wc gehören also jeweils einander bezüglich der Rotorachse diametral gegenüberliegende Drähte, welche in einem nicht dargestellten Wickelkopf zusammengeschaltet sind.The windings W a , W b and W c are arranged in slots on the inside of the stator 5 , each of the windings mentioned being distributed over a plurality of slots. A winding W a , W b or W c therefore includes wires diametrically opposite each other with respect to the rotor axis, which are interconnected in a winding head, not shown.
In Fig. 3 ist nun eine der Wicklungen, Wa, beispielhaft in schematisierter Form unter Weglassung des Stators 5 dargestellt. Wird diese Wicklung mit einem elektrischen Strom ia in der dargestellten Richtung bestromt, so wird ein Magnetfeld erzeugt, dessen Feldlinien H innerhalb der Wicklung die dargestellte Richtung aufweisen. Wird die Wicklung in entgegengesetzter Richtung bestromt, so ist das Magnetfeld in entsprechender Weise entgegengesetzt orientiert.In Fig. 3, one of the windings, W a , is now shown by way of example in a schematic form with the stator 5 omitted. If this winding is energized with an electric current i a in the direction shown, a magnetic field is generated, the field lines H of which have the direction shown within the winding. If the winding is energized in the opposite direction, the magnetic field is oriented in a correspondingly opposite manner.
Die Enden der Wicklungen Wa, Wb und Wc können, wie es in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, jeweils separat herausgeführt sein, um jede der Wicklungen separat von den anderen Wicklungen erregen zu können.The ends of the windings W a , W b and W c can each be led out separately, as is shown schematically in FIG. 3, in order to be able to excite each of the windings separately from the other windings.
Da jedoch in der Regel eine separate Erregung einzelner Wicklungen nicht notwendig ist, können die drei Wicklungen Wa, Wb und Wc auch in Stern geschaltet sein. However, since separate excitation of individual windings is generally not necessary, the three windings W a , W b and W c can also be connected in a star.
Ein den Rotor durchsetzendes, sich gleichförmig drehendes Magnetfeld kann am besten dadurch erreicht werden, daß die Wicklungen Wa, Wb und Wc mit sinusförmigen Strömen bestromt werden, die relativ zueinander eine Phasenverschiebung von 120° aufweisen. Ein derartiges, sich drehendes Magnetfeld sucht dann den Rotor 1 "mitzuziehen", d. h. der Rotor 1 läßt sich in der einen oder anderen Richtung drehend antreiben.A uniformly rotating magnetic field passing through the rotor can best be achieved by energizing the windings W a , W b and W c with sinusoidal currents which have a phase shift of 120 ° relative to one another. One such rotating magnetic field then searches the rotor 1 "entrain", ie the rotor 1 can be driven in rotation in one direction or the other.
Im übrigen kann bei stillstehendem Rotor 1 durch entsprechende Erregung der Wicklungen Wa, Wb bzw. Wc mit dem in Fig. 2 dargestellten Motor ein in der einen oder anderen Richtung wirksames Drehmoment erzeugt werden.Incidentally, when the rotor 1 is at a standstill, a corresponding effective excitation of the windings W a , W b or W c with the motor shown in FIG. 2 can produce a torque that is effective in one direction or the other.
Die die Umfangsfläche des Rotors 1 bildenden Ränder der Schichten 3 und 4 können durch Materialabtrag so bearbeitet sein, daß die Umfangsfläche die Form einer Kreiszylinderfläche hat. The edges of the layers 3 and 4 forming the peripheral surface of the rotor 1 can be machined by material removal so that the peripheral surface has the shape of a circular cylindrical surface.
Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, daß die Schichten 3 und 4 am Umfang des Rotors 1 Stufen bilden, die von einer kreiszylindrischen Hüllfläche umschlossen werden. Die letztere Ausführungsform ermöglicht zwar nur die Erzeugung etwas verminderter Drehmomente, da der Luftspalt zwischen dem Außenumfang des Rotors 1 und dem Innenumfang des Stators 5 im Mittel etwas größer ist als bei der Ausführungsform, bei der die Umfangsfläche des Rotors 1 weitestgehend exakt einem Kreiszylinder entspricht. Jedoch steht dem etwas verminderten Drehmoment eine kostengünstigere Herstellung gegenüber.In principle, however, it is also possible for the layers 3 and 4 to form steps on the circumference of the rotor 1 , which are enclosed by a circular cylindrical envelope surface. The latter embodiment only allows the generation of somewhat reduced torques, since the air gap between the outer circumference of the rotor 1 and the inner circumference of the stator 5 is somewhat larger on average than in the embodiment in which the circumferential surface of the rotor 1 largely corresponds exactly to a circular cylinder. However, the somewhat reduced torque is offset by less expensive production.
Des weiteren ist es möglich, den Rotor 1 so auszubilden, daß eine ihn umschließende Hüllfläche unrunden Querschnitt aufweist. Beispielsweise kann jeweils die in einer Umlaufrichtung liegende Hälfte eines Poles einen größeren und die jeweils andere Hälfte einen kleineren Durchmesser bezüglich der Rotorachse 2 haben. Damit ergibt sich zwischen Rotor 1 und Stator 5 ein entsprechend ungleichförmiger Luftspalt, mit der Folgen, daß eine Momentenrichtung des Rotors gegenüber der anderen ausgezeichnet wird. In dieser ausgezeichneten Richtung lassen sich dann bei entsprechender Bestromung der Statorwicklungen noch größere, in der Gegenrichtung dafür kleinere Drehmomente als bei einer Ausführungsform mit gleichbleibend breitem Luftspalt erzielen.Furthermore, it is possible to design the rotor 1 such that an enveloping surface surrounding it has a non-circular cross section. For example, each half of a pole lying in a direction of rotation can have a larger and the other half a smaller diameter with respect to the rotor axis 2 . This results in a correspondingly non-uniform air gap between the rotor 1 and the stator 5 , with the consequence that one torque direction of the rotor is distinguished from the other. In this excellent direction, when the stator windings are suitably energized, even greater torques, which are smaller in the opposite direction, can be achieved than in an embodiment with a constant wide air gap.
Die gleiche Wirkung läßt sich auch dadurch erreichen, daß der Innenumfang des Stators 5 einen unrunden Querschnitt hat, wobei der Innendurchmesser des Stators 5 innerhalb einer Wicklung Wa, Wb bzw. Wc jeweils bei Drehung in einer Richtung etwas zunimmt. The same effect can also be achieved in that the inner circumference of the stator 5 has a non-circular cross-section, the inner diameter of the stator 5 inside a winding W a , W b or W c increasing somewhat when rotating in one direction.
Reluktanzmotoren mit derart asymmetrischen Luftspalten sind besonders zweckmäßig für Antriebe mit einer bevorzugten Momentenrichtung, z. B. Antrieben für Hebezeuge, Kräne, Aufzüge u. dgl.Reluctance motors with such asymmetrical air gaps are particularly useful for drives with a preferred Torque direction, e.g. B. drives for hoists, cranes, Elevators and the like
Falls die nichtmagnetisierbaren Schichten 4 aus elektrisch isolierendem Material bestehen, beispielsweise aus Kunststoff, sind besonders hohe Wirkungsgrade erreichbar. Wenn dagegen für die nichtmagnetisierbaren Schichten elektrisch leitfähige Materialien, beispielsweise Aluminium, eingesetzt werden, so ergibt sich zwar ein verminderter Wirkungsgrad, jedoch zeichnet sich der Motor dann durch eine besondere Laufruhe aus.If the non-magnetizable layers 4 consist of electrically insulating material, for example plastic, particularly high efficiencies can be achieved. If, on the other hand, electrically conductive materials, for example aluminum, are used for the non-magnetizable layers, the efficiency is reduced, but the motor is particularly quiet.
Im übrigen kann die Laufruhe auch dadurch erhöht werden, daß die Schichten 3 und 4 nicht exakt senkrecht zu Radialebenen des Rotors 1 ausgerichtet sind, sondern die Radialebenen mehr oder weniger schräg durchsetzen.In addition, the smoothness can also be increased in that the layers 3 and 4 are not aligned exactly perpendicular to the radial planes of the rotor 1 , but penetrate the radial planes more or less obliquely.
Da die Schichtstruktur des Rotors 1 als praktisch monolitischer Block ausgeführt werden kann, bereitet die Lagerung des Rotors 1 keinerlei konstruktive Schwierigkeiten. An den axialen Stirnenden der Schichtstruktur lassen sich kreisförmige Flansche befestigen, beispielsweise mit Schrauben, Stiften u. dgl. Dabei muß lediglich beachtet werden, daß die an die Schichten 3 bzw. 4 angrenzenden Flansche sowie die in die Schichtstruktur hineinragenden Schrauben, Stifte u. dgl. aus nichtmagnetisierbarem Material bestehen sollen, um einen hohen magnetischen Widerstand des Rotors 1 in einer Richtung senkrecht zu den Schichten zu gewährleisten. Since the layer structure of the rotor 1 can be designed as a practically monolithic block, the mounting of the rotor 1 does not pose any structural difficulties. Circular flanges can be attached to the axial ends of the layer structure, for example with screws, pins and the like. It must only be noted that the flanges adjacent to layers 3 and 4 and the screws, pins and the like protruding into the layer structure. Like. Should consist of non-magnetizable material to ensure a high magnetic resistance of the rotor 1 in a direction perpendicular to the layers.
Gegebenenfalls können die genannten Flansche auch "glockenähnlich" ausgebildet sein, derart, daß ein zylindrischer Ringsteg am Flansch angeordnet ist und den Außenumfang der Schichtstruktur etwas übergreift.If necessary, the flanges mentioned can also be "bell-like", such that a cylindrical ring web is arranged on the flange and somewhat overlaps the outer circumference of the layer structure.
An den Flanschen sind dann zentrische Lagerzapfen zur Drehlagerung des Rotors 1 in statorfesten Lagerteilen angeordnet.Centric bearing journals for the rotary mounting of the rotor 1 are then arranged on the flanges in bearing parts fixed to the stator.
Fig. 4 zeigt nun ein Beispiel eines Rotors 1 mit vier Polen P₁, P′₁, P₂ und P′₂, d. h. mit zwei Polpaaren. Hier bilden die magnetisierbaren und nichtmagnetisierbaren Schichten 3 und 4 in Richtung der Rotorachse 2 erstreckte gekrümmte Ebenen, wobei die konvexe Seite dieser Ebenen der Rotorachse 2 zugewandt ist und die magnetisierbaren Schichten 3 wiederum durch Drahtlagen gebildet werden. Fig. 4 shows an example of a rotor 1 with four poles P₁, P'₁, P₂ and P'₂, ie with two pairs of poles. Here, the magnetizable and non-magnetizable layers 3 and 4 form curved planes extending in the direction of the rotor axis 2 , the convex side of these planes facing the rotor axis 2 and the magnetizable layers 3 in turn being formed by wire layers.
Wie aus dem in Fig. 5 dargestellten Schnittbild des entsprechenden Reluktanzmotors ersichtlich ist, ist der zugehörige Stator 5 prinzipiell in gleicher Weise aufgebaut, wie es anhand der Fig. 2 und 3 für einen Rotor 1 mit einem Polpaar erläutert wurde. Lediglich die Zahl der Wicklungen ist verdoppelt, d. h. neben den Wicklungen Wa, Wb und Wc besitzt der Stator 5 die Wicklungen W′a, W′b und W′c. Dabei sind die Wicklungen Wa und W′a, Wb und W′b sowie Wc und W′c jeweils miteinander derart elektrisch verbunden, daß sie jeweils gemeinsam und gleichphasig bestromt werden, jedoch bezüglich der Wicklungsachse mit entgegengesetztem Drehsinn. As can be seen from the sectional view of the corresponding reluctance motor shown in FIG. 5, the associated stator 5 is in principle constructed in the same way as was explained with reference to FIGS . 2 and 3 for a rotor 1 with a pair of poles. Only the number of windings is doubled, ie in addition to the windings W a , W b and W c , the stator 5 has the windings W ' a , W' b and W ' c . The windings W a and W ' a , W b and W' b and W c and W ' c are each electrically connected to each other in such a way that they are energized together and in phase, but with opposite directions of rotation with respect to the winding axis.
Zur Herstellung des in Fig. 4 dargestellten Rotors 1 kann zunächst eine mehrlagige Spule hergestellt werden, indem auf ein Zylinderteil aus nichtmagnetisierbarem Material ein Draht aus magnetisierbarem Material schraubenförmig unter Bildung einer Lage aufgewickelt wird. Sodann wird diese Lage aus magnetisierbarem Draht mit einer Schicht aus nichtmagnetisierbarem Material umhüllt. Danach wird eine zylindrische Umhüllung aus nichtmagnetisierbarem Material mit magnetisierbarem Draht umwickelt, um die nächste magnetisierbare Schicht zu erzeugen, usw. To manufacture the rotor 1 shown in FIG. 4, a multi-layer coil can first be produced by helically winding a wire made of magnetizable material onto a cylinder part made of non-magnetizable material to form a layer. This layer of magnetizable wire is then coated with a layer of non-magnetizable material. Thereafter, a cylindrical sheath of non-magnetizable material is wrapped with magnetizable wire to produce the next magnetizable layer, etc.
Auf diese Weise wird eine mehrlagige Spule mit mehreren konzentrischen Lagen aus magnetisierbarem Draht sowie mehreren dazwischenliegenden Schichten aus nichtmagnetisierbarem Material gebildet.In this way, a multi-layer coil with several concentric layers of magnetizable wire as well several intermediate layers of non-magnetizable Material formed.
Diese Spule kann nunmehr in Sektoren bzw. Sektorausschnitte zerlegt werden, die wiederum Ausschnitte des in Fig. 4 dargestellten Rotors 1 bilden und dementsprechend nur mit ihren konvexen Seiten einander zugewandt montiert werden müssen.This coil can now be broken down into sectors or sector sections, which in turn form sections of the rotor 1 shown in FIG. 4 and accordingly only have to be mounted with their convex sides facing one another.
Fig. 6 zeigt nun, wie ein Reluktanzmotor 7 zweckmäßigerweise gesteuert wird. Fig. 6 now shows how a reluctance motor 7 is appropriately controlled.
Der Rotor dieses Motors 7 wirkt mit einem Drehlagengeber 8 zusammen, dessen Signale die jeweilige Drehstellung des Rotors relativ zum Stator oder sonstigen stationären Teilen des Motors 7 wiedergeben.The rotor of this motor 7 interacts with a rotary position sensor 8 , the signals of which represent the respective rotational position of the rotor relative to the stator or other stationary parts of the motor 7 .
Diese Signale werden an dem Eingang eines Mikroprozessors 9 weitergeleitet.These signals are passed on to the input of a microprocessor 9 .
Dieser Mikroprozessor 9 erhält über einen zweiten Eingang 11 weitere Signale, welche den gewünschten Drehsinn des Motors sowie den Wert des jeweils gewünschten Drehmomentes wiedergeben. Diese Signale hängen beispielsweise davon ab, welche Position bzw. welchen Zustand ein vom Motor 7 angetriebenes Maschinenelement einnimmt.This microprocessor 9 receives, via a second input 11, further signals which represent the desired direction of rotation of the motor and the value of the respectively desired torque. These signals depend, for example, on what position or what state a machine element driven by motor 7 is in.
Der Mikroprozessor 9 erzeugt dann in Abhängigkeit von den die Stellung des Rotors wiedergebenden Signalen des Drehlagengebers 8 sowie in Abhängigkeit von den am Eingang 11 vorliegenden Signalen, welche die jeweils gewünschte Drehrichtung sowie das jeweils gewünschte Drehmoment darstellen, Sollwertsignale i1soll, i2soll und i3soll, welche die jeweils gewünschte Bestromung der Statorwicklungen eines dreiphasigen Stators wiedergeben, wie er beispielsweise in den Fig. 2 und 5 dargestellt ist. Diese Signale i1soll, i2soll und i3soll steuern eine Speiseschaltung 10, welche die Wicklungen des Stators des Motors 7 in Abhängigkeit von den genannten Signalen speist. Dabei werden die den Statorwicklungen tatsächlich zugeführten Speiseströme i1ist, i2ist und i3ist bezüglich der Stromstärke und/oder sonstiger Parameter in Abhängigkeit von den Sollwertsignalen i1soll, i2soll und i3soll geregelt, d. h. die Speiseschaltung 10 besitzt eine eigene Regelung mit Meßumformern 12 zur Durchführung eines Soll-Istwert- Vergleiches.The microprocessor 9 then generates setpoint signals i 1soll , i 2soll and i 3soll in dependence on the signals of the rotary position sensor 8 representing the position of the rotor and in dependence on the signals present at the input 11 , which represent the respectively desired direction of rotation and the respectively desired torque , which represent the desired energization of the stator windings of a three-phase stator, as shown, for example, in FIGS. 2 and 5. These signals i 1soll , i 2soll and i 3soll control a feed circuit 10 which feeds the windings of the stator of the motor 7 as a function of the signals mentioned. The supply currents i 1ist , i 2ist and i 3ist actually supplied to the stator windings are regulated with respect to the current intensity and / or other parameters as a function of the setpoint signals i 1set , i 2set and i 3set , that is to say the feed circuit 10 has its own control with transducers 12 to carry out a target-actual value comparison.
Auf diese Weise kann innerhalb des Stators des Motors 7 immer ein derart orientiertes Magnetfeld mit derart bemessener Feldstärke erzeugt werden, daß sich der Rotor mit dem gewünschten Drehmoment in die jeweils gewünschte Richtung zu drehen sucht.In this way, a magnetic field oriented in such a way can be generated within the stator of the motor 7 that the field strength is such that the rotor tries to turn in the desired direction with the desired torque.
Diese rotorpositionsabhängige Bestromung der Statorwicklungen ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn der Motor 7 als Zustelle- oder Positionierantrieb verwendet wird.This rotor position-dependent energization of the stator windings is particularly expedient when the motor 7 is used as an infeed or positioning drive.
Das jeweils gewünschte Drehmoment kann durch Veränderung der Stromformen und/oder durch Veränderung der Scheitelwerte der Ströme sowie durch Zu- bzw. Abschaltung einzelner Wicklungen des Stators verändert werden, wobei gleichzeitig zu berücksichtigen ist, daß die Größe des Drehmomentes auch durch die Größe des Winkels zwischen der jeweiligen Position des Rotors und der jeweiligen Lage bzw. Richtung des statorseitig erzeugten Magnetfeldes, d. h. durch die Lage und Richtung des Stator-Stromvektors, beeinflußt wird.The desired torque can be changed the current forms and / or by changing the peak values of the currents as well as by switching individual on or off Windings of the stator can be changed, at the same time to take into account that the size of the torque also by the size of the angle between each Position of the rotor and the respective position or direction the magnetic field generated on the stator side, d. H. through the Location and direction of the stator current vector is influenced.
Im Prinzip bewirkt also der Mikroprozessor 9, daß innerhalb des Stators des Motors 7 Magnetfelder mit steuerbarer Feldstärke sowie steuerbarer Orientierung erzeugt werden, und zwar in Abhängigkeit von der jeweiligen Position des Rotors, so daß auf den Rotor ein Drehmoment gewünschter Stärke und gewünschter Richtung ausgeübt wird, und zwar in Abhängigkeit von entsprechenden, dem Mikroprozessor 9 zugeführten Signalen.In principle, the microprocessor 9 causes magnetic fields with controllable field strength and controllable orientation to be generated within the stator of the motor 7 , depending on the respective position of the rotor, so that a torque of the desired strength and direction is exerted on the rotor , in fact in dependence on corresponding signals fed to the microprocessor 9 .
Claims (6)
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| DE19893931484 DE3931484A1 (en) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | Reluctance motor with magnetic pole rotor - has alternating layers of magnetisable and non-magnetisable material |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19893931484 DE3931484A1 (en) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | Reluctance motor with magnetic pole rotor - has alternating layers of magnetisable and non-magnetisable material |
Publications (2)
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1989
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