DE4241522A1

DE4241522A1 - Reluctance motor with magnetic circuit completed through unwound rotor - uses cruciform, beam-shaped, star-shaped or disc-shaped rotor with opposite magnetic poles excited at its ends by stator windings

Info

Publication number: DE4241522A1
Application number: DE19924241522
Authority: DE
Inventors: Juergen Thiesen
Original assignee: Edag Engineering and Design AG
Current assignee: Edag Engineering and Design AG
Priority date: 1992-12-10
Filing date: 1992-12-10
Publication date: 1994-06-16

Abstract

Eight excitation windings (12) are arranged in a two-part stator housing (10,10'), parallel to the axis (14) of the rotor (16) which functions as a yoke moving part both faces of each winding so as to close the magnetic circuit. Diametrically oppositely arranged windings are energised in antiphase so that the H-shaped rotor rotating in two ball-bearings has north- and south-seeking poles at its extremities and there is no reversal of magnetic flux during its rotation. USE/ADVANTAGE - For a traction drive motor built into the wheel of a vehicle; the rotor and stator need not be laminated and a simple iron rotor can exert a high torque.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Reluk tanzmotor nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.The present invention relates to a reluk dance motor according to the generic term of the claim 1.

In der Zeitschrift "Markt & Technik" Nr. 8 vom 21.02.1992 ist ein Motor mit geschalteter Reluktanz beschrieben, der als bürstenloser Gleichstrommotor hervorragende Eigen schaften als Antriebsmotor aufweist. Dieser Reluktanzmo tor beruht auf der Anziehungskraft eines Elektromagneten gegenüber Eisen. Stator und Rotor sind mit einer unter schiedliche Anzahl von Polen ausgestattet. Gegenüberlie gende Pole des Stators werden elektrisch zusammengeschal tet, um das Nord-Südpol-Paar einer Phase zu bilden. Bei umlaufender Bestromung der Stator-Erregerspulen bewegt sich der Rotor in einer der Umlaufrichtung entgegenge setzten Richtung. Da sich die Magnetisierung nach einem Umlauf von 180° gerade umgekehrt hat, muß man zur Vermei dung von Wirbelstromverlusten Rotor und Stator aus lamel lierten Blechen herstellen.In the magazine "Markt & Technik" No. 8 from February 21, 1992 describes a motor with switched reluctance that excellent as a brushless DC motor shaft as a drive motor. This reluctance mo tor is based on the attraction of an electromagnet towards iron. The stator and rotor are under one different number of Poles equipped. Opposite The poles of the stator are electrically connected together to form the north-south pole pair of a phase. At circulating energization of the stator excitation coils moved the rotor opposes the direction of rotation set direction. Since the magnetization after a Rotation of 180 ° has just reversed, you have to avoid Development of eddy current losses Rotor and stator made of lamel Manufactured sheet metal.

Ausgehend von diesem bekannten Reluktanzmotor ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diesen so zu verbes sern, daß kein lamellierter Rotor- und Statoraufbau er forderlich ist, daß einfaches Eisen für den Rotor verwen det werden kann und dieser bei dem Magnetfeld in gleicher Richtung folgender Bewegung ein hohes Drehmoment entwic kelt.Based on this known reluctance motor, it is the Object of the present invention to verbes this so Ensure that no laminated rotor and stator structure it is necessary that simple iron be used for the rotor can be detected and this in the magnetic field in the same A high torque develops in the direction of the following movement celt.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeich nenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteil hafte Ausgestaltungen des Motors sind den abhängigen An sprüchen entnehmbar.This problem is solved in accordance with the characteristics nenden features of claim 1. Further advantage strong designs of the engine are dependent on sayings removable.

Anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnung seien im folgenden verschiedene Ausführungsbeispiele des erfin dungsgemäßen Motors erläutert. Es zeigenBased on the figures in the accompanying drawing following different embodiments of the inventions engine according to the invention explained. Show it

Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Motors, Fig. 1 is a side view of the engine according to the invention,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch den Motor nach Fig. 1, Fig. 2 is an axial section through the engine according to Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt durch einen abgewandelten Rotor, Fig. 3 is a partial section through a modified rotor,

Fig. 4 ein Anwendungsbeispiel als Rad-Antriebs motor für ein Fahrzeug. Fig. 4 shows an application example as a wheel drive motor for a vehicle.

Gemäß Fig. 1 sind in einem zweiteiligen Statorgehäuse 10, 10′ über den Umfang verteilt acht Erregerwicklungen 12 ^I bis 12 ^VII parallel zur Drehachse 14 des Motors angeord net. Ein Rotor 16 sitzt auf der Drehachse 14 und kann die Form eines Balkens (voll ausgezogene Linie) eines Kreuzes (gestrichelte Linie) oder einer Scheibe (strichpunktierte Linie) aufweisen. Zwischen der Kreuzform und der Schei benform sind auch noch sternförmige Zwischenlösungen denkbar. In jedem Fall schließt der Rotor 16 nach Art eines Joches den magnetischen Kreis von wenigstens zwei um 180° am Kreisumfang versetzt angeordneten Erregerspu len.According to Fig. 1, in a two-part stator housing 10, 10 'distributed over the circumference eight excitation windings 12 ^I ^VII to 12 parallel to the rotational axis 14 of the motor angeord net. A rotor 16 sits on the axis of rotation 14 and can have the shape of a bar (solid line), a cross (dashed line) or a disk (dash-dotted line). Between the cross shape and the disc shape, star-shaped intermediate solutions are also conceivable. In any case, the rotor 16 closes in the manner of a yoke, the magnetic circuit of at least two excitation coils arranged offset by 180 ° on the circumference of the circle.

Aus Fig. 2 ist erkennbar, daß sich der jochförmige Rotor 16 zu beiden Seiten der Erregerspulen 12 erstreckt, so daß sich zusammen mit der Rotorachse 14 eine H-Form er gibt. Die um 180° am Umfang versetzt angeordneten Erre gerspulen 12 ^I bis 12 ^V werden gegenphasig bestromt, so daß der als Joch wirkende Rotor 16 den magnetischen Kreis von Nord nach Süd schließt. Über den H-förmigen Rotor 16 schließt sich der magnetisch Kreis, wobei die mit dem Ro tor 16 integrale Drehachse 14 noch einen magnetischen Ne benkreis bildet. Die Drehachse 14 des Rotors 16 ist über zwei Kugellager 18 und 20 in dem Statorgehäuse 10, 10′ gelagert.From Fig. 2 it can be seen that the yoke-shaped rotor 16 extends to both sides of the excitation coils 12 , so that there is an H-shape together with the rotor axis 14 . The excitation coils 12 ^I to 12 ^V arranged offset by 180 ° on the circumference are energized in phase opposition, so that the rotor 16 acting as a yoke closes the magnetic circuit from north to south. About the H-shaped rotor 16 , the magnetic circuit closes, the integral with the ro tor 16 axis of rotation 14 still forms a magnetic Ne benkreis. The axis of rotation 14 of the rotor 16 is mounted on two ball bearings 18 and 20 in the stator housing 10 , 10 '.

An das Material des Rotors 16 sind keine besonderen An forderungen zu stellen, insbesondere muß es nicht lamel liert sein, da der magnetische Fluß bei der Drehung des Rotors 16 seine Richtung nicht umkehrt. Es kann gewöhnli ches Eisen verwendet werden.To the material of the rotor 16 there are no special requirements, in particular it does not have to be laminated, since the magnetic flux does not reverse its direction when the rotor 16 is rotated. Ordinary iron can be used.

Insbesondere bei scheibenförmiger Ausgestaltung des Ro tors 16 muß sichergestellt sein, daß bei der Fortschal tung der Bestromung der Erregerspulen aus der vorangegan genen Bestromung noch eine Restmagnetisierung des Rotors 16 vorhanden ist.Particularly in the case of disc-shaped design of the Ro gate 16 must be ensured that in the further scarf energization of the exciting coils from the above processing Gegan genes energizing a residual magnetization of the rotor 16 is present.

Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt durch einen abgewandelten Rotor 16, der der Erregerspule 12 ^I gegenüber Polschuhe 22 aufweist und mit einem bogenförmigen Überbrückungsbügel 24 ausgestattet ist, über den sich ein wesentlicher Teil des magnetischen Feldes direkt schließt. Fig. 3 shows a partial section through a modified rotor 16 , which has the excitation coil 12 ^I opposite pole shoes 22 and is equipped with an arcuate bridging bracket 24 , via which a substantial part of the magnetic field closes directly.

Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Anwendung des neuen Motors als in das Rad eines Fahrzeuges integrierter Antriebsmo tor. Fig. 4 shows a preferred application of the new engine as in the wheel of a vehicle integrated drive engine.

Gemäß Fig. 4 sitzt auf einem Lagerzapfen 26 die Stator anordnung 10 mit den Erregerspulen 12. Ein topfförmiger Rotor 28 umgibt die Statoranordnung 10 von außen und stützt sich über ein Kugellager 30 auf dem Lagerzapfen 26 ab. Eine mit Durchbrüchen 32 versehene Scheibe 34 sitzt auf dem Lagerzapfen 26. Eine Ringscheibe 36 ist über ein weiteres Kugellager 38 auf der Scheibe 34 drehbar abge stützt und weist einen Ringflansch 40 auf, an dem ein Bremsbacken 42 zur Anlage gebracht werden kann.According to FIG. 4 is seated on a bearing journal 26, the stator assembly 10 to the excitation coils 12. A cup-shaped rotor 28 surrounds the stator arrangement 10 from the outside and is supported on the bearing journal 26 via a ball bearing 30 . A disk 34 provided with openings 32 is seated on the journal 26 . An annular disc 36 is rotatably supported abge via a further ball bearing 38 on the disc 34 and has an annular flange 40 on which a brake shoe 42 can be brought to bear.

Die Ringscheibe 36 ist beispielsweise mittels Schrauben 44 starr mit dem topfförmigen Rotor 28 verbunden, so daß beide gemeinsam rotieren. Der topfförmige Rotor 28 weist ein Felgenbett 46 auf bzw. bildet selbst eine Felge, und ein Reigen 48 ist auf die Felge aufgezogen.The annular disk 36 is rigidly connected to the cup-shaped rotor 28 by means of screws 44 , for example, so that both rotate together. The cup-shaped rotor 28 has a rim bed 46 or itself forms a rim, and a round dance 48 is mounted on the rim.

Die Steuerung und Speisung der Erregerwicklungen 12 des Stators 10 erfolgt über elektrische Anschlüsse, die durch die Durchbrüche 32 der Scheibe 34 ins Fahrzeuginnere zu einer entsprechenden Speise- und Steuereinheit verlaufen.The excitation windings 12 of the stator 10 are controlled and supplied via electrical connections which run through the openings 32 of the disk 34 into the vehicle interior to a corresponding supply and control unit.

Claims

1. Reluctance motor with a stator, which has excitation windings arranged at regular intervals on a circuit, and with a rotor, which closes the magnetic circuit for the magnetic field generated by the excitation windings, the excitation windings being cyclically energized in order to continuously, characterized in that the excitation windings ( 12 ^I to 12 ^VIII ) are arranged parallel to the motor axis ( 14 ) and that the rotor is designed as a yoke ( 16 ) closing the magnetic circuit.

2. Reluctance motor according to claim 1, characterized in that the yoke ( 16 ) is designed as a bar extending over a diameter of the motor.

3. Reluctance motor according to claim 1, characterized in that the yoke ( 16 ) is cruciform.

4. Reluctance motor according to claim 1, characterized in that the yoke ( 16 ) is star-shaped.

5. Reluctance motor according to claim 1, characterized in that the yoke ( 16 ) is disc-shaped.

6. reluctance motor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the yoke ( 16 ) extends to both sides of the excitation windings ( 12 ^I to 12 ^VIII ).

7. reluctance motor according to claim 6, characterized in that the motor axis ( 14 ) connects both sides of the yoke ( 16 ) with each other.

8. reluctance motor according to claim 7, characterized in that the yoke ( 16 ) is H-shaped in an axial section.

9. Reluctance motor according to one of claims 1 to 8, characterized in that excitation windings ( 12 ^I to 12 ^V ) arranged offset by 180 ° are energized in opposite phase.

10. reluctance motor according to claim 5, characterized in that the frequency of the cyclically progressive excitation is chosen so high that a residual magnetization of the yoke ( 16 ) from a previous excitation is still be.

11. Use of the reluctance motor according to one of claims 1 to 10 as a drive motor for a vehicle, the rotating yoke ( 16 ) forming a rim carrier ( 28 , 40 ).