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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Permanentmagnet- und Reluktanztyp-Drehmaschine.
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2. Beschreibung des vorherigen Standes
der Technik
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1 zeigt
die schematische Struktur einer Permanentmagnet- und Reluktanztyp-Drehmaschine, die ähnlich zu
der in
EP 0889574 A1 gezeigten ist.
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In 1 umfasst
die Permanentmagnet- und Reluktanztyp-Drehmaschine 101 einen Stator 103, der
von einem Gehäuse
oder Ähnlichem
getragen wird und einen Rotor 105, der drehbar in dem Stator 103 angeordnet
ist. Der Stator 103 besteht aus einem Statorkern 107 und
Ankerwicklungen 109, die um den Statorkern 107 gewickelt
sind. In dem Rotor 105 sind vier Paare von Permanentmagneten 113 kreuzweise
in einem Rotorkern 111 angeordnet. Magnetische Pole 115 werden
durch jeweilige Kernteile definiert, in denen die Permanentmagnete 113 angeordnet
sind, während
Zwischenpole 119 durch nicht-magnetische Teile 117 zwischen
den Permanentmagneten 113 gebildet werden.
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2 zeigt
einen magnetischen Fluss Φd aufgrund
des Ankerstroms, der entlang der Richtungen der jeweiligen Polachsen
des Rotorkerns 111 fließt. In diesem Zustand kann,
da die magnetischen Pfade durch die Kernteile gebildet werden, die
die Pole 115 bilden, der Fluss leicht aufgrund einer extrem
kleinen magnetischen Reluktanz fließen.
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3 zeigt
einen anderen magnetischen Fluss Φe aufgrund des Ankerstroms,
der entlang der Richtungen der jeweiligen radialen Achsen fließt, die durch
die jeweiligen umlaufenden Mittelpunkte der Zwischenpole 119 laufen.
Obwohl der magnetische Fluss Φe
der Zwischenpole 119 die magnetischen Pfade aufbaut, die
die Permanentmagnete 113 kreuzen, die die Zwischenpole 119 zwischenschalten, vermindert
sich der Fluss aufgrund des Ankerstroms unter dem Hoch-Reluktanzbetrieb
der Permanentmagnete 113, aufgrund ihrer relativen Permeabilität von näherungsweise 1.
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Die
Permanentmagnete 113 an beiden Seiten jedes Zwischenpols 119 sind
in Richtungen im wesentlichen senkrecht zu den Polachsen magnetisiert.
Daher zirkuliert wie in 4 gezeigt, der Fluss, der von
jedem Permanentmagnet 113 erzeugt wird, teilweise in der
folgenden Reihenfolge: Ein Pol des Permanentmagneten 113,
ein magnetischer Teil 121 in der Umgebung der Umgebung
des Kerns 111, der Pol 115 und der entgegen gesetzte
Pol des Magneten 113, um dadurch einen magnetischen Kreis Φma zu bilden.
Weiter fließt
ein Teil eines Flusses von jedem Permanentmagnet 6 ebenso
in den Stator 107 durch die Lücke zwischen dem Rotor 105 und
dem Stator 107 und läuft
nachfolgend durch den Pol 115 des Rotors 105,
den benachbarten Permanentmagnet 6 und den ursprünglichen
Permanentmagnet 113, um dadurch einen anderen magnetischen
Kreis Φmb zu
bilden.
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Zurückkehrend
zu 3 verteilt sich der Verbindungsfluss der Permanentmagnete 113 in
der entgegen gesetzten Richtung zu dem magnetischen Fluss Φe (durch
den Ankerstrom), der entlang den Mittenachsen der Zwischenpole 119 fließt, um den magnetischen
Fluss Φe
in ihrer wechselseitigen Negation zurück zu drängen. An dem Spalt in der Umgebung
jedes Zwischenpols 119 gibt es eine Verringerung in der
Spaltenflussdichte, die von dem Ankerstrom aufgrund des Flusses
der Permanentmagnete 113 abgeleitet wird. Folglich wird
eine große Änderung
in der Spaltenflussdichte zwischen der Umgebung jeden Pols und der
jedes Zwischenpols erzeugt. Mit anderen Worten wird die Änderung
der Spaltenflussdichte in Bezug auf die rotatorische Position des Rotors 105 derart
groß,
dass die Änderung
einer magnetischen Energie erhöht
wird. Weiter wird unter der belasteten Situation der Rotor 105 einer
großen
magnetischen Sättigung
durch Lastströme
aufgrund des Vorliegens der magnetischen Teile 121 unterzogen, die
alle einen magnetischen Kurzschluss an der Grenze zwischen dem Pol 115 und
dem Zwischenpol 119 bilden. Der magnetische Fluss der Magnete 113, die
in den Zwischenpolen 119 verteilt sind, wird erhöht. Folglich
wird eine große
Ungleichheit in der Verteilung einer Spaltenflussdichte durch sowohl
eine magnetische Reluktanz als auch einen Fluss der Permanentmagnete 113 erzeugt
und daher wird die magnetische Energie bemerkbar verändert, um
eine große
Ausgabe zu erzeugen.
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Als
nächstes
beschreiben wir das Einstellen eines Bereiches einer Anschlussspannung,
um den Betrieb der Drehmaschine in einem weiten Bereich von unterschiedlichen
Geschwindigkeiten zu erreichen. Da die Permanentmagnete 113 lediglich
in einem Teil eines jeden Zwischenpols 119 existieren, weist
die Drehmaschine einen engen Oberflächenbereich der Permanentmagnete 113 im
Vergleich zu denjenigen der allgemeinen Drehmaschinen auf, bei denen
die Permanentmagnete in der gesamten Umgebung des Rotors angeordnet
sind, die ebenso einen kleinen Verbindungsfluss aufgrund der Permanentmagnete 113 aufweisen.
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Darüber hinaus
fließt
unter einer Bedingung, dass die Maschine unangeregt ist, eine beträchtliche Menge
des Flusses der Permanentmagnete durch die magnetischen Teile 121,
um ein Leckfluss in dem Rotorkern 111 zu werden. Da es
demnach möglich ist,
in dieser Bedingung eine induzierte Spannung bemerkbar zu verringern,
wird der Kernverlust beim Nicht-Anregen
der Maschine verringert. Wenn demgemäß die Wicklungen 109 in
einem Kurzschluss versagen, wird der Überstrom verringert.
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Wenn
die Drehmaschine belastet ist, wird die Anschlussspannung aufgrund
der Hinzufügung
des Verbindungsflusses durch den Ankerstrom (z.B. sowohl anregender
Strom und Drehmomentstrom der Reluktanz-Drehmaschine) in den Verbindungsfluss von
den Permanentmagneten 113 induziert.
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In
der allgemeinen Permanenttyp-Drehmaschine ist es unmöglich, die
Anschlussspannung einzustellen, da eine große Menge von Anschlussspannung
mit dem Verbindungsfluss der Permanentmagnete 113 besetzt
ist. Dahingegen ist es in der Permanentmagnet-Reluktanztyp-Drehmaschine 101 möglich, die
Anschlussspannung in einem weiten Bereich durch Kontrollieren der
Komponente eines anregenden Stroms aufgrund eines kleinen Verbindungsflusses
der Permanentmagnete 113 zu steuern. Da mit anderen Worten
die Komponente des anregenden Stroms derart eingestellt werden kann,
um die Anschlussspannung als weniger als eine Spannung der Leistungsquellenspannung,
die der Geschwindigkeit entspricht, zu erzielen, ist die Drehmaschine
in der Lage, in einem weiten Bereich unterschiedlicher Geschwindigkeiten
(von ihrer Basisgeschwindigkeit) von einer konstanten Spannung betrieben
zu werden.
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Da
darüber
hinaus die Spannung nicht durch eine Feldschwächung unter der erzwungenen
Steuerung beschränkt
ist, gibt es keine Möglichkeit
des Auftretens einer Überspannung,
selbst falls die Steuerung nicht bei der Zeit des Drehens der Maschine bei
hoher Geschwindigkeit bewirkt wird.
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Da
zusätzlich
ein Teil eines Flusses von jedem Permanentmagnet 113, dass
heißt
ein Fluss Φma
in den Kurzschluss des magnetischen Teils 121 ausläuft, ist
es möglich,
dass diamagnetische Feld in den Permanentmagneten 113 zu
verringern. Da daher der Betriebspunkt des Permanentmagneten auf seiner
demagnetisierenden Kurve erhöht
wird, die die B-(Magnetflussdichte)
und H-Charakteristik (Feldintensität) darstellt, dass heißt, der
magnetische Leitwertkoeffizient groß wird, wird die Demagnetisierungs-Sicherheitscharakteristik
gegen eine Temperatur und Ankerreaktion vorangetrieben. Da zusätzlich die
Permanentmagnete 113 in dem Rotorkern 111 eingebettet
sind, wird erwartet, dass die Drehmaschine einen Vorzug aufweist,
die Permanentmagnete 113 zu hindern, aufgrund der Drehung
des Rotors 105 auseinander zu fliegen.
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Da
im Gegensatz jeweilige Kernteile um Löcher 123 für die Permanentmagnete 113,
insbesondere radiale, äußere Teile
der Zwischenpole 119, so dünn wie möglich in Anbetracht eines Reduzierens des
Flussauslaufens von den Magneten 113 gebildet werden, ist
es unerwartet schwierig, mit der Zentrifugalkraft der Permanentmagnete 113 in
der oben erwähnten
Drehmaschine fertig zu werden. Insbesondere in dem Fall der Anwendung
für eine
Hochgeschwindigkeits-Drehmaschine können unterschiedliche Probleme
des Auseinanderjagens der Permanentmagnete 113, das Brechen
des Rotors 105, usw. verursacht werden.
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Eine
Permanentmagnet-Reluktanztyp-Drehmaschine mit den Merkmalen des
Oberbegriffs von Anspruch 1 ist in
US
4,924,130 gezeigt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Permanentmagnet-Reluktanztyp-Drehmaschine
bereitzustellen, die im Stande einer Hochgeschwindigkeitsrotation
und hohen, kühlenden
Leistungsfähigkeit
gegen den Rotorkern ist und die die Zuverlässigkeit der Maschine verbessern
kann, während
sowohl eine hohe Last als auch ein Temperatur demagnetisierender
Betrieb der Permanentmagnete vermieden wird.
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Dieses
Ziel der Erfindung wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
offenbart.
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Gemäß einem
ersten Aspekt umfasst eine Permanentmagnet-Reluktanztyp-Drehmaschine:
einen
ringförmigen
Stator mit Ankerwindungen, die an einer inneren Peripherie des Stators
angeordnet sind;
einen Rotor, der drehbar innerhalb des Stators
angeordnet ist, wobei der Rotor aus einem Rotorkern besteht; und
eine
Vielzahl von Permanentmagneten, die in dem Rotorkern derart angeordnet
sind, dass Pole und Zwischenpole abwechselnd in der umlaufenden Richtung
des Rotors definiert sind, wobei jeder der Pole zwischen einem Paar
von Permanentmagneten angeordnet ist, die sich in der umlaufenden
Richtung des Rotors gegenüberstehen,
wobei jeder der Zwischenpole einen nicht-magnetischen Teil aufweist, der
zwischen den angrenzenden Polen in der umlaufenden Richtung des
Rotors eingefügt
sind,
wobei das Paar der Permanentmagnete, die jeden Pol definieren,
jeweils in eine Vielzahl von Permanentmagnetstücke in einer Richtung parallel
zu der Magnetisierungsrichtung der Permanentmagnete eine Vielzahl
vom Magnetstücke
geteilt ist; und
die geteilten Magnetstücke in Magnetlöcher eingebettet
sind, die in dem Rotorkern gebildet sind.
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Mit
der oben erwähnten
Struktur ändert
sich, da eine große
Ungleichheit in einer „Spalten"-Flussdichte zwischen
jedem magnetischen Pol und Zwischenpol erzeugt werden kann, die
magnetische Energie bemerkbar, so dass es möglich wird, die Drehmaschine
mit einer großen
Leistungsausgabe und stabilen Rotationen bereitzustellen.
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Da
zusätzlich
die Masse jedes Permanentmagneten aufgrund der trennenden Anordnung
klein wird, wird die Zentrifugalkraft, die auf die Magnetlöcher angewendet
wird, verringert. Folglich wird die Beanspruchung, die in dem Rotorkern
erzeugt wird, verringert, um es der Drehmaschine zu erlauben, bei höheren Geschwindigkeiten
zu rotieren.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt umfasst eine Permanentmagnet-Reluktanztyp-Drehmaschine:
einen
ringförmigen
Stator mit Ankerwindungen, die an einer inneren Peripherie des Stators
angeordnet sind;
einen Rotor, der drehbar innerhalb des Stators
angeordnet ist, wobei der Rotor aus einem Rotorkern besteht; und
eine
Vielzahl von Permanentmagneten, die in dem Rotorkern derart angeordnet
sind, dass Pole und Zwischenpole abwechselnd in der umlaufenden Richtung
des Rotors definiert sind, wobei jeder der Pole zwischen einem Paar
von Permanentmagneten angeordnet ist, die sich in der umlaufenden
Richtung des Rotors gegenüberstehen,
wobei jeder der Zwischenpole einen nicht-magnetischen Teil aufweist, der
zwischen den angrenzenden Polen in der umlaufenden Richtung des
Rotors eingefügt
sind,
wobei das Paar der Permanentmagnete, die jeden Pol definieren,
jeweils in eine Vielzahl von Permanentmagnetstücke in einer Richtung senkrecht
zu der Magnetisierungsrichtung der Permanentmagnete eine Vielzahl
vom Magnetstücke
geteilt ist; und
die geteilten Magnetstücke in Magnetlöcher eingebettet
sind, die in dem Rotorkern gebildet sind.
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Ebenso
in diesem Aspekt variiert, da eine große Ungleichheit in einer „Spalten-Flussdichte" zwischen jedem magnetischem
Pol und jedem Zwischenpol erzeugt werden kann, die magnetische Energie
bemerkbar, so dass es möglich
wird, die Drehmaschine mit einer großen Leistungsausgabe und stabilen
Rotationen bereitzustellen. Da die Masse jedes Permanentmagneten
aufgrund der Trennung der Magnete in der Form unterschiedlich zu
dem ersten Aspekt wird, wird die Zentrifugalkraft, die auf die magnetischen
Leerstellen angewendet wird, ebenso verringert. Folglich wird die
Beanspruchung, die in dem Rotorkern erzeugt wird, verringert, um
es der Drehmaschine zu erlauben, bei einer höheren Geschwindigkeit zu rotieren.
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Gemäß einer
dritten Ausführung
wird der nicht-magnetische Teil jedes Zwischenpols mit einem nicht-magnetischem
Material eines leichten Gewichtes und hoher Druckbelastung in der
Permanentmagnet-Reluktanztyp-Drehmaschine des ersten oder zweiten
Aspektes angefüllt.
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In
diesem Fall ist es möglich,
die Deformation des Rotorkerns in der Umgebung der Magnetlöcher, die
durch die Zentrifugalkraft der Permanentmagnete verursacht werden
würde,
durch das nicht-magnetische Material zu verringern, das in den Magnetlöchern eingebettet
ist. Daher ist es möglich, die
Beanspruchung, die in dem umfänglichen
Bereich der nicht-magnetischen
Teile erzeugt wird, zu verringern, was es der Drehmaschine erlaubt,
bei einer höheren
Geschwindigkeit zu rotieren.
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Gemäß einem
vierten Aspekt umfasst die Drehmaschine des ersten oder zweiten
Aspektes weiter ein Paar von Endplatten, von denen jede eine Vielzahl
an Vorsprüngen
aufweist, wobei die nicht-magnetischen Teile der Zwischenpole durch Leerräume gebildet
werden und der Rotor an beiden axialen Enden von diesen zwischen
dem Paar von Endplatten eingesetzt ist, während die Vorsprünge in die
Leerräume
eingepasst sind.
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Ebenso
in diesem Fall kann die Deformation des Rotorkerns in der Umgebung
der Magnetlöcher aufgrund
der Bereitstellung der Vorsprünge
an den Endplatten verringert werden. Daher ist es ebenso möglich, die
Beanspruchung, die in dem umfänglichen
Bereich der nicht-magnetischen Teile erzeugt wird, zu verringern,
was es der Drehmaschine erlaubt, bei einer höheren Geschwindigkeit zu rotieren.
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Gemäß einem
fünften
Aspekt umfasst die Drehmaschine des vierten Aspektes weiter eine Trennplatte,
die an beiden Seiten von dieser bereitgestellt ist, mit einer Vielzahl
an Vorsprüngen,
von denen jeder eine Konfiguration aufweist, die identisch zu derjenigen
jedes der Leerräume
ist, wobei die Trennplatte in dem Rotorkern an einer Zwischenposition
in der axialen Richtung des Rotors eingesetzt ist, während die
Vorsprünge
der Trennplatte in die Leerräume
eingepasst sind.
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In
diesem Fall kann ebenso die Deformation des Rotorkerns in der Umgebung
der Magnetlöcher aufgrund
der Bereitstellung der Vorsprünge
auf den Endplatten und der Trennplatte verringert werden. Daher
ist es ebenso möglich,
die Beanspruchung, die in dem umfänglichen Bereich der nicht-magnetischen Teile
erzeugt wird, zu verringern, was es der Drehmaschine erlaubt, bei
einer höheren
Geschwindigkeit zu rotieren.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung werden in der Drehmaschine des ersten
oder zweiten Aspektes die Permanentmagnete durch Verbundmagnete
gebildet, die nach einem Ablauf eines regulären Zeitraums versteifen können, da
die Verbundmagnete geladen wurden.
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Trotz
Irregularitäten
in den Magnetlöchern können die
Permanentmagnete sicher in den Magnetlöchern zusammengesetzt werden,
während
die Konzentration einer Beanspruchung aufgrund von lokalen Kontakten
vermieden wird.
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Diese
und andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
vollständig
aus der folgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen ersichtlich, die in Verbindung
mit den begleitenden Zeichnungen genommen werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein schematisches, erklärendes
Diagramm einer herkömmlichen
Permanentmagnet-Reluktanztyp-Drehmaschine;
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2 ist
ein erklärendes
Diagramm, das jeweilige Flüsse
eines magnetischen Flusses in magnetischen Polen zeigt;
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3 ist
ein erklärendes
Diagramm, das jeweilige Flüsse
eines magnetischen Flusses in Zwischenpolen zeigt;
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4 ist
ein erklärendes
Diagramm, das jeweilige Flüsse
eines magnetischen Flusses in Kernteilen zeigt, die Permanentmagnete
umfassen;
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5 ist
eine schematische, erklärende
Ansicht einer Permanentmagnet-Reluktanztyp-Drehmaschine gemäß einer
ersten Ausführung,
die nützlich
für ein
Verstehen der vorliegenden Erfindung ist;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht einer gelochten Platte, die einen Rotorkern
bildet;
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7 ist
eine schematische Schnittansicht einer Permanentmagnet-Reluktanztyp-Drehmaschine,
die nützlich
für das
Verstehen der vorliegenden Erfindung ist;
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8 ist
eine schematische Schnittansicht einer Permanentmagnet-Reluktanztyp-Drehmaschine
gemäß einer
dritten Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
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9 ist
eine Schnittansicht der Permanentmagnet-Reluktanztyp-Drehmaschine aus 8,
aufgenommen entlang einer Linie A-A;
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10 ist
eine schematische Schnittansicht einer Permanentmagnet-Reluktanztyp-Drehmaschine
gemäß einer
vierten Ausführung,
die nicht in Übereinstimmung
mit der beanspruchten Erfindung ist;
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11 ist
eine Schnittansicht der Reluktanztyp-Drehmaschine aus 10, aufgenommen
entlang einer Linie B-B;
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungen
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Eine
Anzahl an Ausführungen
der vorliegenden Erfindung wird in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Beachte, dass ähnliche
Elemente durch die Ausführungen
hindurch mit den gleichen jeweiligen Bezugszeichen angezeigt sind;
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(Erste Ausführung)
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Wir
beschreiben nun eine erste Ausführung, die
nützlich
für ein
Verstehen der Erfindung ist, in Bezug auf 5 und 6.
In 5 bezeichnet ein Bezugszeichen 1 einen
Stator 1 der Permanentmagnet- und Reluktanztyp-Drehmaschine 3 und 5 bezeichnet einen
Rotor, der drehbar in dem Stator 1 angeordnet ist.
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Der
Stator wird von einem Gehäuse
(nicht gezeigt) oder Ähnlichem
unterstützt
und umfasst einen Statorkern 7, der mit Ankerwicklungen 9 ausgerüstet ist.
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Der
Rotor 5 wird in einem Rotorkern 11 mit Permanentmagneten 13 bereitgestellt.
Der Rotor 5 umfasst vier magnetische Pole 1.5,
die an vier Orten des Rotorkerns 11 angeordnet sind und
nicht-magnetische Pole 17, die alle zwischen den angrenzenden magnetischen
Polen 15, 15 angeordnet sind. Jeder nicht-magnetische
Pol 17 entspricht einem Zwischenpol (Teil) 19,
der einen magnetischen, konkaven Bereich darstellt. Zwei Paare von
Permanentmagneten 13 sind in jedem Pol 15 angeordnet.
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In
der Ausführung
wird der Rotorkern 11 durch eine Schichtung gebildet, die
aus einer Anzahl von gelochten Platten zusammengesetzt ist. 6 zeigt
eine einzelne Lochplatte 27 als einen Bestandteil des Rotorkerns 11.
Die Lochplatte 27 ist mit Magnetlöchern 21, 23 bereitgestellt,
in denen zwei Paare von Permanentmagneten 13 in jedem Pol 15 eingepasst
sind und Lüfterförmige Öffnungen 25,
die die nicht-magnetischen
Teile 17 bilden.
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In
jedem Pol sind zwei Paare von Magnetlöchern 21, 23 (vier
Löcher
insgesamt) parallel zu der magnetisierenden Richtung bereitgestellt.
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Jeder
Permanentmagnet 13 wird durch einen „Verbund-Magnet" gebildet, der nach einem Ablauf eines
konstanten Zeitraums versteifen kann, da das Material in dem Magnetloch 21, 23 geladen
wurde. In jedem Loch 15 werden jeweils zwei Paare von Permanentmagneten 13 in
die Magnetlöcher 21, 21; 23, 23 eingesetzt,
wie wenn zwei Permanentmagnete in vier magnetische Stücke parallel
zu der magnetisierenden Richtung unterteilt worden wären.
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In
dem Pol 15 wird ein anderes Paar von Permanentmagneten 13 (in
den Löchern 21),
die dem Paar an Permanentmagneten 13 (in den Löchern 23) gegenüber liegen,
magnetisiert, um so die letzteren Magnete 13 in den Löchern 23 aufzunehmen,
die einen hervorspringenden Pol magnetisch bilden. Vorzugsweise
werden die Permanentmagnete 13 in der allgemeinen umlaufenden
Richtung des Rotors 5 magnetisiert. Weiter vorzugsweise
werden die Magnete 13 magnetisiert, um so im Wesentlichen
senkrecht zu einer Polachse zu liegen.
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Eingebettet
in einen nicht magnetischen Teil 17 ist ein nicht-magnetisches
Material 17a, das von einem niedrigen Gewicht ist und ebenso
eine große Druckfestigkeit
aufweist, z.B. Aluminium, Duralumin, verstärktes Plastik, usw., wodurch
der Zwischenpol 19 als eine magnetische Höhlung gebildet
wird.
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Das
heißt,
die Permanentmagneten 13 an beiden Seiten jedes Pols 15 sind
zueinander hinsichtlich einer magnetisierenden Richtung identisch.
Weiter sind die zwei Paare von Magneten 13 an beiden Seiten
jedes Zwischenpols 19 magnetisch zueinander in der umlaufenden
Richtung des Rotors 5 entgegengesetzt (z.B. N zu N oder
S zu S).
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In
der derart konstruierten Drehmaschine 3 variiert, da eine
große
Ungleichheit in einer „Spalten-Flussdichte" durch die Pole 15 und
die Zwischenpole 19 aufgrund sowohl einer Reluktanz als
auch eines Flusses der Magnete 13 erzeugt werden kann, die
magnetische Energie bemerkbar, um dadurch die Drehmaschine 13 mit
einer großen
Ausgabe und stabilen Rotation bereitzustellen.
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Gemäß der Ausführung wird
der Rotor 5 der Drehmaschine 3 konstruiert wie
wenn jeder Permanentmagnet in dem herkömmlichen Rotor in zwei kleine
Stücke
geteilt worden wäre.
Daher ist es möglich,
die Masse eines Magnetes pro Stück
im Vergleich zu demjenigen des herkömmlichen Rotors zu verringern.
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Zusätzlich aufgrund
der Annahme von „Verbund-Magneten", die in einer kurzen
Zeit nach einem Einfüllen
erhärten,
kann der Treffer des Magnets gegen die Magnetlöcher 21, 23 beseitigt
werden, um die Konzentration einer Beanspruchung zu vermeiden.
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Da
folglich die Zentrifugalkraft, die auf die Magnetlöcher 21, 23 und
die Beanspruchung, die in dem Rotorkern 11 erzeugt wird,
zusammen auf eine Hälfte
verringert werden, ist die Drehmaschine in der Lage, bei einer höheren Geschwindigkeit
zu rotieren.
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Da
darüber
hinaus die Festigkeit und Stärke in
einer dünnen,
umlaufenden Wand 29 jedes Zwischenpols 19 durch
den eingebetteten Teil 17 sichergestellt werden kann, ist
es möglich,
die Beanspruchung, die in dem Rotorkern 11 erzeugt wird,
zu verringern, wodurch es ermöglicht
wird, dass der Rotor 5 bei einer höheren Geschwindigkeit rotiert.
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(Zweite Ausführung)
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7 zeigt
die Permanentmagnet-Reluktanztyp-Drehmaschine gemäß einer
zweiten Ausführung,
die nützlich
zum Verstehen der vorliegenden Erfindung ist.
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In
dieser Ausführung
werden zwei Permanentmagnete 13 an beiden Seiten jedes
Pols 15 jeweils in vier Permanentmagnetstücke in einer
Richtung senkrecht zu der magnetisierenden Richtung geteilt und
jeweils in den Rotorkern 11 eingebettet. Die nicht-magnetischen
Teile 17, die die Zwischenpole 19 bilden, werden
konstruiert, Leerräume
zu sein, in die ein gasförmiges
Kühlmittel,
wie zum Beispiel Wasserstoffgas, zugeführt wird. Alternativ kann das obige
gasförmige
Füllungsmittel
kühlende
Luft von der Außenseite
sein.
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Die
anderen Bestandteile der Drehmaschine sind identisch zu denen der
ersten Ausführung
und daher werden überschneidende
Beschreibungen ausgeschlossen.
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Gemäß der zweiten
Ausführung
ist der Rotor 5 der Drehmaschine 3 konstruiert,
wie wenn jeder Permanentmagnet an jeder Seite des Pols in dem herkömmlichen
Rotor in zwei Magnetstücke
unterteilt worden wäre.
Daher ist es möglich,
die Masse eines Magneten pro Stück
im Vergleich zu demjenigen des herkömmlichen Rotors zu verringern.
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Folglich
werden, da die Zentrifugalkraft, die auf die Magnetlöcher 21, 23 wirkt
und die Beanspruchung, der in dem Rotorkern 11 erzeugt
wird, zusammen auf die Hälfte
verringert, so dass die Drehmaschine in der Lage ist, bei einer
höheren
Geschwindigkeit zu rotieren.
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Zusätzlich kann
aufgrund des Flusses an Kühlmittelgas
durch die nicht-magnetischen Teile 17 die kühlende Fähigkeit
des Rotorkerns 11 verbessert werden, um zu verhindern,
dass die Permanentmagnete 13 thermisch verschlechtert werden
und ebenso die stabile Leistungsfähigkeit der Maschine langfristig
zu realisieren.
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(Dritte Ausführung)
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8 und 9 zeigen
die Permanentmagnet-Reluktanztyp-Drehmaschine
gemäß der dritten Ausführung der
vorliegenden Erfindung.
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In
dieser Ausführung
ist der nicht-magnetische Teil 17, der jeden Zwischenpol 19 bildet,
durch einen durchgehenden Leerraum gebildet, der sich in der axialen
Richtung des Rotors 5 erstreckt. Wie in 9 gezeigt,
wird eine Trennplatte 31 in den Rotorkern 11 eingesetzt,
während
ein Paar von Endplatten 33 an beiden axialen Seiten des
Rotorkerns 11 angeordnet sind. Um die Platten 31, 33 und
den Kern 11 in einem Körper
zu tragen, ist eine Welle 36 angeordnet, um die Mitte des
Rotorkerns 11 zu durchdringen.
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Die
Trennplatte 31 ist an ihren beiden Seiten mit Vorsprüngen 35 bereitgestellt,
von denen jeder einen Querschnitt aufweist, der ähnlich zu demjenigen des nicht- magnetischen Teils 17 ist. Ähnlich wird
jede Endplatte 33 an ihrer einen Seite mit dem gleichen Vorsprung 35 zur
Befestigung mit dem nicht-magnetischen Teil 17 bereitgestellt.
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Andere
Bestandteile der Drehmaschine sind identisch zu denjenigen der ersten
Ausführung
und daher werden sich überschneidende
Beschreibungen ausgeschlossen.
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Gemäß der dritten
Ausführung
wird, da die jeweiligen Vorsprünge 35 an
den Platten 31, 33 agieren, um der Deformation
des Rotorkerns 11 in dem Umfang der Löcher 21, 23 aufgrund
der Zentrifugalkraft der Magnete 13 bei einer Rotation
zu widerstehen, die Beanspruchung, die in dem Rotorkern 11 erzeugt
wird, derart verringert, dass die Drehmaschine bei einer höheren Geschwindigkeit
angetrieben werden kann.
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(Vierte Ausführung)
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10 und 11 zeigen
die Permanentmagnet-Reluktanztyp-Drehmaschine 3 gemäß der vierten
Ausführung,
die nicht in Übereinstimmung
mit der beanspruchten Erfindung ist.
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Ebenso
wird in dieser Ausführung
der nicht-magnetische Teil 17, der jeden Zwischenpol 19 bildet,
durch einen durchgehenden Leerraum gebildet, der sich in der axialen
Richtung des Rotors 5 erstreckt. Wie in 11 gezeigt,
wird eine Trennplatte 37 in dem Rotorkern 11 eingesetzt,
während
ein Paar von Endplatten 39 an beiden axialen Seiten des
Rotorkerns 11 angeordnet werden. Um die Platten 37, 39 und
den Kern in einem Körper
zu tragen, wird eine Welle 41 angeordnet, um so die Mitte
des Rotorkerns 11 zu durchdringen.
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In
den nicht-magnetischen Teilen 17 sind hohle Verstärkungsstangen 43,
die aus leichtgewichtigem und hochfestem Material gefertigt sind,
wie zum Beispiel Titan, angeordnet, um so die Trennplatte 37 und
die Endplatten 39 zu durchdringen.
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Die
anderen Bestandteile der Drehmaschine sind identisch zu denen der
ersten Ausführung
und daher werden sich überschneidende
Beschreibungen ausgeschlossen.
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Gemäß der vierten
Ausführung
wird, da die Verstärkungsstäbe 43 agieren,
um der Deformation des Rotorkerns 11 in dem Umfang der
Löcher 21, 23 aufgrund
der Zentrifugalkraft der Magnete 13 bei einer Rotation
zu widerstehen, die Beanspruchung, die in dem Rotorkern 11 erzeugt
wird, derart verringert, dass die Drehmaschine bei einer höheren Geschwindigkeit
angetrieben werden kann.
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Selbst
wenn alternativ die Verstärkungsstangen 43 derart
angeordnet sind, um den Rotorkern 11 und die Trennplatte 37 direkt
zu durchdringen, ist es möglich,
die Deformation des Rotorkerns 11 um die Löcher 21, 23 einzuschränken.