DE69214838T2

DE69214838T2 - Veränderliche reluktanzmaschine

Info

Publication number: DE69214838T2
Application number: DE69214838T
Authority: DE
Inventors: Barrie Charles Mecrow
Original assignee: British Technology Group Ltd
Current assignee: BTG International Ltd
Priority date: 1991-12-10
Filing date: 1992-12-09
Publication date: 1997-02-27
Anticipated expiration: 2012-12-10
Also published as: EP0616739B1; GB9225745D0; GB2262843A; DE69214838D1; WO1993012573A1; JPH07504079A; GB2262843B; US5545938A; JP3157162B2; IN186007B; EP0616739A1

Description

Allgemeiner Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die allgemeine Gruppe doppelt ausgeprägter Reluktanzmaschinen (DSRMs), einschließlich geschalteter Reluktanzmaschinen (SRMs), auch bekannt als veränderliche Reluktanzmaschinen, Schrittmotoren und Hybrid-Schrittmotoren, die eine Linear- oder Drehbewegung erzeugen.
Doppelt ausgeprägte Reluktanzmotoren haben in den letzten Jahren zunehmende Aufmerksamkeit erlangt, wobei eine große Anzahl veröffentlichungen ihre wichtigen Vorzüge gegenüber anderen Maschinenarten besprochen hat. Es ist gezeigt worden, daß die DSRM trotz einer ziemlich schlechten Ausnutzung sowohl der elektrischen als auch der magnetischen Kreise wegen der Einführung eines magnetischen übersetzungsverhältnisses, das sich aus der doppelt ausgeprägten Natur der Geometrie ergibt, eine hohe spezifische Abgabe erzeugt. Der magnetische Kreis der Maschine wird schlecht genutzt, weil jeder Ständerzahn nur erregt werden kann, um während einer Hälfte jedes Drehzyklus ein positives Drehmoment zu erzeugen.
Es versteht sich, daß der Ausdruck "Ausprägung bzw. Ausbuchtung", wenn er auf Reluktanzmaschinen angewendet wird, eine magnetische Ausbuchtung andeutet, die eine tatsächliche körperliche Ausbuchtung einschließen kann oder auch nicht.
Eine doppelt ausgeprägte Reluktanzmaschine hat einen Ständer und einen Läufer, die beide eine Ausbuchtung aufweisen. Hier wird eine magnetische Ausbuchtung verwendet, wie sie im allgemeinen in der Technik verstanden wird, d.h. man sagt, eine Komponente einer Reluktanzmaschine (entweder ihr Ständer oder Läufer) ist ausgeprägt, falls im Betrieb Änderungen in der Reluktanz des magnetischen Kreises der Maschine infolge der Gestaltung der Komponente auftreten, während sich im Betrieb der Maschine die relative Stellung des Läufers und des Ständers ändert.
Zum Beispiel ist ein herkömmlicher geschalteter Reluktanzschrittmotor doppelt ausgeprägt, weil, wenn eine Wicklung erregt wird und sich der Läufer zu einer neuen Stellung dreht, der Hauptteil der Querschnittsflächen des aktiven magnetischen Weges in sowohl dem Läufer als auch dem Ständer zunimmt und die Reluktanz des magnetischen Kreises infolge der Gestaltung von sowohl dem Läufer als auch dem Ständer abnimmt. Im Betrieb wählt ein Erregen verschiedener Wicklungen verschiedene aktive magnetische Kreise aus, aber die Topographie eines ausgewählten Kreises ändert sich während sich der Läufer dreht.
Eine ausführlichere Beschreibung geschalteter Reluktanzmotoren und ihrer Grundlagen und Anwendungen findet sich in den IEEE Industry Applications Society Tutorial Course Publication "Switched Reluctance Drives" von J.M. Stephenson, S.R. MacMinn und J.R. Hendershot, Jr., verlegt am 12. Oktober 1990 bei der IEEE IAS Konferenz in Seattle, Washington. Das Buch "Stepping Motors: a guide to modern theory and practice" von P.P. Acarnley, veröffentlicht von Peter Peregrinus Ltd. im Namen der "Institution of Electrical Engineers" liefert eine ebenso nützliche Veröffentlichung über Schrittmotoren im allgemeinen.
Eine verwandte Maschine, die kein Schrittmotor ist, ist der synchrone Reluktanzmotor. Solch ein Motor hat nur auf dem Läufer eine Ausprägung bzw. Ausbuchtung, wobei der Ständer demjenigen eines Induktionsmotors ähnlich ist. Ein Gerät dieses Typs ist in US 5010267 offenbart, die eine synchrone Reluktanzmaschine mit veränderlicher Geschwindigkeit mit einem Mehrphasenständer und einem Läufer beschreibt, der in Segmente geteilt ist, die Flußführungen bilden. Diese Maschine hat gemäß der oben angegebenen Definition einer Ausbuchtung einen ausgeprägten Läufer, aber der Ständer weist halbgeschlossene Schlitze auf und ist nicht ausgeprägt.
Die Topographie des aktiven magnetischen Weges ist durch die Flußführungen bestimmt, und, während sich der Läufer dreht, ändert sich die Reluktanz dieses Weges allein infolge der Gestaltung des Läufers. Der Ständer der Maschine von US 5010267 ist ungesehnt, eine ziemlich gewöhnliche Wicklungsanordnung für solche Maschinen. Die Bedeutung von ungesehnten bzw. Durchmesserwicklungen wird ferner später in dieser Beschreibung erwähnt werden. Die spezielle Gestaltung dieser Maschine dient dazu, jegliche Wirkung einer Gegeninduktivität zwischen Phasen so weit wie möglich zu verringern, weil man erkennt, daß in einer Maschine dieser Art eine Gegeninduktivität kein Drehmoment erzeugt, das sich zu dem von der sich ändernden Selbstinduktivität jeder Phase resultierenden addiert.
Ein weiterer Typ einer verwandten Maschine ist der Hybrid Schrittmotor. Im wesentlichen liefert ein Permanentmagnet eine Komponente des Magnetflusses in dieser Maschine, wobei Ströme in zumindest einer Ständerwicklung den Fluß entlang alternativen Wegen führen. Die Wechselwirkung der beiden magnetischen Felder, eines von dem Läufermagneten und eines von den Ständerwicklungen, erzeugt das Drehmoment an dem Läufer. Die Anordnung von Ständerpolen und Läuferzähnen und die ausgewählte Erregungsreihenfolge bestimmen die Bewegung des Läufers. Eine Einführung in und ein Uberblick über diese Maschinen wird in dem oben erwähnten Buch von P.P. Acarnley auf den Seiten 9 bis 11 gegeben.
Wie der geschaltete Reluktanzmotor ist dieser Maschinentyp auch eine DSRM. Noch einmal, die Ständerpole können nur erregt werden, um ein Drehmoment für eine Hälfte jedes Drehzyklus zu erzeugen, so daß die Maschine nicht mit einem hohen Wirkungsgrad genutzt werden kann.
Ein anderer Typ einer verwandten Maschine ist der sogenannte Vernier-Reluktanzmotor, der in den Proceedings of the LEE, Bd. 121, Nr. 9, September 1974, "Vernier Reluctance Motor" von K.C. Mukherji und A. Tustin beschrieben ist. Diese Maschine weist drei phasenverteilte Wicklungen auf, die so angeordnet sind, daß sie ein Drehmoment infolge eines Änderns einer Selbstinduktivität erzeugen. Jede Phase kann während maximal einer Hälfte jedes Zyklus zu einer positiven Drehmomenterzeugung beitragen.
Durchmesserwicklungen mit einem Bezug zu dem synchronen Reluktanzmotor sind schon erwähnt worden. Die "Polteilung" einer Reluktanzmaschine ist als der Umfangsabstand zwischen entsprechenden Punkten auf zwei aufeinanderfolgenden, gleichzeitig erregten Polen entgegengesetzten Vorzeichens definiert, woningegen die "Spulenteilung bzw. Spulenweite" als der Abstand zwischen den beiden aktiven Leitern, oder Spulenseiten, einer Spule definiert ist. Eine ungesehnte bzw. Durchmesserwicklung ist eine, in der das Verhältnis der Spulenteilung zur Polteilung 100% beträgt, mit anderen Worten, die beiden sind gleich.
Durchmesserwicklungen können "konzentriert" oder "verteilt" sein. Im erstgenannten Fall ist der Umfangsabstand zwischen jeder Spulenseite einer Spule gleich der Polteilung, und es wird im allgemeinen einen Wicklungsschlitz pro Phase pro magnetischem Pol geben. Im letztgenannten Fall ist jede Wicklung in eine Anzahl von Bereichen auf jeder Spulenseite geteilt, und der Umfangsabstand zwischen einigen dieser gegenüberliegenden Bereiche ist nicht der gleiche wie die Polteilung.
Ein ausgeprägter Ständer in Reluktanzmaschinen trägt gewöhnlich eine Anzahl gleich beabstandeter vorstehender Bereiche oder Ständerpole, zwischen denen die Spulen in Schlitzen gewickelt sind. Ferner kann jeder Ständerpol eine Anzahl vorstehender Zähne aufweisen, um an seinem Ende als Flußführungen zu wirken. Der Läufer selbst kann radial vorstehende Abschnitte aufweisen, die im Betrieb Pole definieren und die Wirkung haben, den Läufer "ausgeprägt" zu machen. Alternativ können, wie in einigen synchronen Reluktanzmaschinen, die Läuferpole für das Auge nicht ohne weiteres sichtbar sein. Der Läufer kann um seinen Umfang herum mehrere ausgeprägte Zähne aufweisen, die als Flußführungen wirken. Wie die Pole und etwaige Zähne des Ständers und Läufers angeordnet sind, hängt natürlich von der genauen Art und Gestaltung einer Maschine ab.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nutzung der Maschinenwicklungen durch Ändern der Art und Weise zu verbessern, in der die Maschine gewickelt ist, so daß ein wirkungsvollerer Betrieb möglich ist.
Gemäß der Erfindung wird eine Reluktanzmaschine mit einem Ständer und einem Läufer geschaffen, die jeweils gestaltet sind, um Änderungen in der Reluktanz des magnetischen Kreises zu bewirken, während sich die relative Stellung des Läufers und des Ständers im Betrieb der Maschine ändert, wobei der Ständer Leiter trägt, die angeordnet und begrenzt sind, um zu ermöglichen, daß Ströme eine Vielzahl von Schleifen durchfließen, von denen jede zumindest ein Paar Abschnitte aufweist, in denen Ströme in entgegengesetzten Richtungen bezüglich derjenigen Richtung fließen, die zur Bewegungsrichtung des Läufers senkrecht ist, um magnetische Pole zu bilden, und worin für jede Schleife jeder einen Strom in einer Richtung tragende Abschnitt von jedem einen Strom in der entgegengesetzten Richtung tragenden Abschnitt durch einen Umfangsabstand getrennt ist, der gleich demjenigen ist, der benachbarte magnetische Pole mit entgegengesetztem Vorzeichen trennt.
In einer bevorzugten Form der Erfindung sind die Leiter so verbunden, daß sie Ständerwicklungen bilden, von denen jede eine Gruppe der Schleifen umfaßt und einen Stromweg bildet, so daß im Betrieb ein durch die Maschine entwickeltes beträchtliches Drehmoment durch eine Anderung der Gegeninduktivität zwischen den Wegen verursacht wird, während sich der Läufer dreht.
Das von einer Maschine gemäß der Erfindung entwickelte Drehmoment kann durch ein Drehmoment infolge einer Selbstinduktivität der Wicklungen ergänzt werden oder dieses ergänzen. Solche Maschinen gemäß der Erfindung können ein Drehmoment teilweise durch eine Gegeninduktivität und teilweise durch eine Seibstinduktivität entwickeln.
Die Leiter können so angeordnet und begrenzt sein, daß sie nur Ströme in einer Richtung ermöglichen.
Als Folge der Gestaltung des Ständers und des Läufers weisen diese je eine Anzahl ausgeprägter Pole auf, wobei die Anzahl von Ständerpolen kein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl von Läuferpolen ist.
Doppelt ausgeprägte Reluktanzmaschinen gemäß der Erfindung können Motoren oder Generatoren sein.
Im Betrieb sind die Wicklungen mit einem Versorgungsmittel zum Zuführen einer Reihenfolge von Strömen verbunden, die an dem Läufer ein Nettodrehmoment in einer Richtung erzeugen. Das Versorgungsmittel umfaßt gewöhnlich ein Schaltmittel, das die Wicklungen mit einer Energiequelle verbindet und gesteuert wird, um die erforderliche Stromreihenfolge zu liefern.
Ein Vorteil der Erfindung ist, daß innerhalb einer gegebenen Rahmengröße eine beträchtliche Zunahme des Drehmoments und des Wirkungsgrades erzeugt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung füllen Leiter von einer einzigen Wicklung im wesentlichen den Wicklungsbereich in einem Schlitz zwischen benachbarten Ständerpolen.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Hybrid-Schrittmotor mit einem Ständer mit zumindest zwei Wicklungen und einem Läufer geschaffen, worin jede Wicklung ungesehnt ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bestimmte Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Figur 1 die Hauptkomponenten eines geschalteten Reluktanzantriebs zeigt;
Figur 2 ein Querschnitt eines geschalteten Reluktanzmotors nach dem Stand der Technik mit sechs Ständerpolen und vier Läuferpolen (eine 6-4-SRM) ist, die nur Wicklungen für zwei Ständerpole zeigt;
Figur 3 das sich ergebende Magnetflußmuster von der 6-4-SRM nach dem Stand der Technik zeigt;
Figur 4 ein Querschnitt einer SRM gemäß der vorliegenden Erfindung ist, die zwei (von drei) Durchmesserwicklungen zeigt;
Figur 5 eine SRM gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt und eine Durchmesserwicklungsanordnung veranschaulicht, die alle Wicklungen darstellt; die Figuren 6 und 7 Beispiele möglicher Leitungsreihenfolgen für die SRM von Figur 5 veranschaulichen, um eine Drehung des Läufers im Gegenuhrzeigersinn zu erzeugen;
Figur 8 ein Querschnitt einer SRM gemäß der vorliegenden Erfindung ist, der alle drei gleichzeitig erregten Durchmesserwicklungen darstellt;
Figur 9 eine andere mögliche Leitungsreihenfolge für die SPM von Figur 5 veranschaulicht, um eine Drehung des Läufers im Gegenuhrzeigersinn mit einer gleichzeitigen Erregung aller drei Phasen zu erzeugen;
Figur 10 die Ergebnisse von Drehmoment-Winkel-Untersuchungen für die herkömmliche Maschine und für alternative Leitungsreihenfolgen der Maschine gemäß der Erfindung zeigt;
Figur 11 ein Langschnitt durch die Drehachse eines herkömmlichen Hybrid-Schrittmotors ist, der den Läufer- und Ständeraufbau darstellt;
die Figuren 12 und 13 quer verlaufende Querschnitte durch einen Schnitt X-X bzw. Y-Y des Aufbaus von Figur 11 darstellen;
die Figuren 14 und 15 die Erregungsmuster der Wicklungen des Aufbaus von Figur 11 veranschaulichen, wobei eine bzw. zwei Phasen erregt sind;
Figur 16 einen quer verlaufenden Querschnitt eines Hybrid- Schrittmotors gemäß der Erfindung darstellt; und
die Figuren 17 und 18 die Erregungsmuster der Wicklungen des Motors von Figur 13 veranschaulichen, wobei eine bzw. zwei Phasen erregt sind.

Spezielle Beschreibung

Die Erfindung wird zuerst mit Bezugnahme auf ihre Anwendung für eine geschaltete Reluktanzmaschine beschrieben.
In Figur 1 sind die Hauptkomponenten eines geschalteten Reluktanzantriebs veranschaulicht. In dieser Anwendung ist die SRM als Motor in Betrieb.
Über die Wicklungen eines geschalteten Reluktanzmotors 10 ist eine Gleichstromversorgung durch eine von einer elektronischen Steuereinheit 12 gesteuerte Schalteinheit 11 in Reihe geschaltet. Das Schalten wird mit dem Drehwinkel des Motors 10 durch Verwenden eines Läuferstellungscodierers 13 auf der Motorwelle korrekt synchronisiert, um Signale an die Steuerelektronik zu liefern. Auf diese Weise wird jede Wicklung des Motors während eines Teils des Drehzyklus der Reihe nach erregt. Die Motorgeschwindigkeit kann bei der Steuereinheit 12 eingestellt werden. Weitere Einzelheiten der Grundlagen Lind grundlegenden Gestaltung von SRMs sind auf den Seiten 4 bis 7 des oben erwähnten IEEE IAS Conference Paper gegeben.
In Figur 2 veranschaulicht eine typische, doppelt ausge prägte geschaltete Reluktanzmaschine den Stand der Technik, hier mit sechs Ständerpolen (S&sub1; bis S&sub6;) und vier Läuferpolen (R&sub1; bis R&sub4;), d.h. eine 6-4-SRM. Sowohl der Ständer als auch der Läufer sind geblättert bzw. geschichtet, und jede Erregerspule wird von einem einzelnen Ständerpol getragen, wobei gegenüberliegende Spulen so verbunden sind, daß sie ein Nord- und Südpolpaar bilden. Hier ist nur eine von Spulen 20 und 21 gebildete Phasenwicklung dargestellt, um die Erregung eines Paares gegenüberliegender Ständerpole S&sub1; und S&sub4; zu veranschaulichen. In der dargestellten Läuferstellung liefern die Spulen 20 und 21, wenn die herkömmlich angezeigten Ströme durchfließen, ein positives Reluktanzdrehmoment an den Läuferzähnen R&sub1; und R&sub3;. Dieses Drehmoment wird durch die Tendenz des magnetischen Kreises entwickelt, eine Konfiguration von minimaler Reluktanz anzunehmen, d.h. für die Läuferpole, sich in eine Linie mit den Ständerpolen zu bewegen und die Induktivität der erregten Spulen zu maximieren. Man beachte, daß das Drehmoment von der Stromflußrichtung unabhängig ist, so daß Ströme in einer Richtung verwendet werden können, was eine Vereinfachung der elektronischen Schaltkreise im Vergleich mit denjenigen gestattet, die für die meisten anderen Motorformen erforderlich sind.
Figur 3 zeigt das Magnetflußdiagramm für die SRM von Figur 2, die wieder nur eine Phasenwicklung veranschaulicht. Um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen, wird jede Wicklung bei einer Läuferstellung eingeschaltet, die einer niedrigen Selbstinduktivität entspricht, und bei einer Stellung einer hohen Selbstinduktivität ausgeschaltet. Folglich kann jede Wicklung nur während maximal einer Hälfte jedes Drehzyklus verwendet werden, d.h. sie kann nicht während der Periode verwendet werden, während der die Selbstinduktivität fällt.
Man betrachte nun die in Figur 4 veranschaulichte Anordnung für eine geschaltete Reluktanzmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Wicklungen sind durch Bezugszahlen 22, 23, 24 und 25 dargestellt, und es ist klar, daß im Vergleich zu der Anordnung von Figur 2 die doppelte Wicklungsfläche verfügbar ist, um das gleiche grundlegende Erregungsmuster zustande zu bringen.
Um dieses Erregungsmuster zustande zu bringen, werden zwei Wicklungen verwendet, wobei die Wicklungen jeweils über Pole ungesehnt sind, die im Betrieb benachbarte erregte Pole entgegengesetzten Vorzeichens bilden. Die volle Wicklungsfläche auf jeder Seite jedes Ständerpols wird genutzt, um in dem Pol eine Erregung zu erzeugen. Somit wird eine Wicklung durch Gruppen von Leitern 22 und 23 gebildet, und eine andere durch Gruppen von Leitern 24 und 25. Mit der korrekten Schaltreihenfolge können die Wicklungen eingeschaltet werden, um die Läuferpole in der Reihenfolge zu erregen, die nötig ist, um an dem Läufer ein Drehmoment in einer Richtung zu erzeugen. Beispiele geeigneter Ströme sind durch die üblichen "Kreuz"- und "Punkt" Symbole dargestellt, die entgegengesetzte Richtungen eines Stromflusses repräsentieren.
In Figur 5 ist die 6-4-SRM von Figur 4 gezeigt, und alle Wicklungen sind dargestellt. Jede Wicklung umfaßt in diesem Fall zwei Gruppen von Leitern in gegenüberliegenden Ständerschlitzen, die einen Strom in entgegengesetzten Richtungen tragen. Wie in einer herkömmlich gewickelten 6-4-SRM ist die Energiequelle von der Schalteinheit 11 eine Dreiphasenversorgung, wobei Gruppen von Leitern a+ und a- eine einzelne Phase A tragen, usw.
In Figur 6 ist ein Beispiel einer einpoligen Schaltreihenfolge angegeben, die an dem Läufer ein Drehmoment in der Richtung im Gegenuhrzeigersinn erzeugt. Der Winkel θ des Läufers bestimmt, wann jede Phase oder Wicklung aktiv ist. In der in Figur 5 veranschaulichten Läuferstellung, die annähernd θ = 45º entspricht, sind Phasen A und B eingeschaltet, und Ständerpole S&sub1; und S&sub4; sind daher erregt. Induktive Kopplungen bzw. Flußverkettungen mit Läuferzähnen R&sub1; und R&sub3; erzeugen an dem Läufer ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn. Bei θ = 60º schaltet die Schalteinheit 11 die Phase A aus und schaltet eine Phase C ein, folglich sind dann nur die Phasen B und C mit erregten Ständer polen S&sub2; und S&sub5; aktiv, und die Läuferzähne R&sub2; und R&sub4; werden in die richtige Lage gezwungen. Die Schaltreihenfolge geht gemäß Figur 6 weiter. Jeder Leiter wird verwendet, um eine Erregung in beiden benachbarten Ständerpolen zu erzeugen, aber für verschiedene Perioden des Zyklus, und somit ist im Gegensatz zur herkömmlichen SRM-Wicklungsanordnung jede Phase für zwei Drittel jedes Zyklus eingeschaltet, und während dieser Periode trägt sie zur Drehmomenterzeugung bei.
In Figur 7 ist eine alternative Reihenfolge dargestellt, und diese verwendet Schaltkreise, die Ströme in wechselnden Richtungen durch die Wicklungen durchlassen. Ein "+" in Figur 7 gibt an, daß ein Strom in einer Richtung durchgelassen wird, während ein "-" einen Strom in der anderen Richtung angibt.
In herkömmlichen geschalteten Reluktanzmaschinen wird das erzeugte Drehmoment direkt aus der durch den Flußverkettung- Stromort eingeschlossenen Fläche bestimmt. In der neuen abgewandelten Wicklungsanordnung ist der irgendeine Phasenwicklung verkettende Fluß nicht länger nur eine Funktion der Stellung, sondern auch seines eigenen Phasenstroms. Ein Koppeln zwischen Phasen hat die auch von den anderen Phasenströmen abhängenden Flußverkettungen zur Folge. Dennoch bleibt die Energie, die jedesmal in ein Drehmoment umgewandelt wird, wenn eine Phase leitet, gleich der eingeschlossenen Fläche des Ortes für diese Phase.
Die Selbstinduktivität irgendeiner Phase einer herkömmlichen SRM nimmt zu, während Läuferzähne mit den erregten Ständerzähnen in Ausrichtung kommen, und ein Drehmoment wird gemäß:
T = 1 / 2i ²DL/dθ (1)
erzeugt.
Im allgemeinen kann diese Gleichung, wo in jedem beliebigen Moment mehr als eine Phase leiten kann, verallgemeinert werden. Dies gibt z.B. in einer Dreiphasenmaschine:
wo ia, ib und ic die momentanen Phasenströme sind. Berücksichtigt man Sättigungseffekte nicht, bedeutet dies, weil die Selbstinduktivität jeder Phase einer herkömmlichen SRM typischerweise während maximal einer Hälfte jedes Drehzyklus ansteigt, daß die Phase nur erregt werden kann, um ein Antriebsdrehmoment während maximal einer Hälfte jedes solchen Zyklus zu erzeugen. Die neue Anordnung erzeugt ein positives Drehmoment für eine beträchtlich längere Zeit als diese und muß daher einen anderen Mechanismus verwenden. Zwischen den Phasen gibt es nun eine beträchtliche Kopplung, und daher ist Gleichung (2) unvollständig.
Betrachtet man die momentanen Spannungen für jede Phase dieser neuen Wicklungsanordnung, kann gezeigt werden, daß gilt:
Ein Vergleich von Gleichung (3) mit Gleichung (2) zeigt, wie dann, wenn eine Kopplung zwischen Phasen existiert, ein zusätzlicher Satz von Ausdrücken zu dem Drehmoment beiträgt, das sich aus den sich ändernden Gegeninduktivitäten zwischen den verschiedenen Phasen ergibt.
Nimmt man an, daß Streu- und Randfelder vernachlässigbar sind und alle Eisenwege unbegrenzt permeabel sind, dann ist in der SRM von Figur 5 die Selbstinduktivität jeder Phase der Länge einer Überlappung zwischen Läufer- und Ständerpolen direkt proportional, durch die ein durch den Phasenstrom erzeugter Fluß durchgeht. Während ein Läuferpol in Ausrichtung kommt, kommt dann ein anderer aus einer Ausrichtung heraus, so daß diese Überlappungslänge konstant und von der Läuferstellung unabhängig ist. Die Seibstinduktivität jeder Phase ändert sich daher nicht mit der Läuferstellung und ist tatsächlich gleich der maximalen ausgerichteten Phaseninduktivität einer herkömmlich gewickelten SRM. Daher sind die ersten drei Ausdrücke auf der rechten Seite von Gleichung (3) Null. Solch eine Schlußfolgerung ist insofern sehr wichtig, als es nur genau diese Ausdrücke sind, die das Drehmoment in einer herkömmlichen SRM erzeugen.
Verwendet man die gleichen Annahmen wie oben, kann gezeigt werden, daß die Gegeninduktivität MAB zwischen Phasen A und B durch die folgende Gleichung gegeben ist:
wo N = Anzahl Windungen pro Phase
la = axiale Maschinenlänge
lag = Luftlückenlänge
lm = Abmessung einer Zahnüberlappung, die zur Gegeninduktivität beiträgt. (Diese Abmessung ist beispielhaft in Figur 4 veranschaulicht, und in diesem Beispiel ist die Abmessung einer Zahnüberlappung die Differenz zwischen einer Länge x, die die Überlappung der Pole R&sub2; und S&sub3; ist, und einer Länge y, die die Überlappung der Pole R&sub3; und S&sub4; ist.)
µo = magnetische Permeabilität des freien Raums.
Die obige vereinfachte Analyse zeigt, daß, in dem Beispiel der 6-4-Maschine, die Gegeninduktivität zwischen Phasen negativ und für dreißig Grad einer Drehung konstant ist; sie dann während der nächsten dreißig Grad auf einen gleichen positiven Wert ansteigt, um erst in weiteren dreißig Grad auf den negativen Wert zu fallen - wodurch der Zyklus beendet wird. Der Betrag der maximalen positiven und negativen Werte der Gegeninduktivität in dieser idealisierten Maschine ist gleich der konstanten Selbstinduktivität irgendeiner Phase minus die Streureaktanz.
Wie oben dargestellt, leitet die idealisierte Maschine gemäß der Erfindung ihr Drehmoment nur aus einem Ändern der Gegeninduktivität ab. Gemäß der Erfindung können Maschinen mit mehr als drei Phasen hergestellt werden. Obwohl in solchen Fällen die idealisierte Maschine ihr Drehmoment nicht nur aus usdrücken der Gegeninduktivität ableitet, wird eine wesenthohe Komponente des Drehmoments auf diese Weise erzeugt.
Das momentane Drehmoment an dem Läufer, wenn zwei Phasen, z.B. a und b, leitend sind, ist gegeben durch:
T = ia ib dMab/dθ (5)
Ein Vergleich von Gleichung (5) mit Gleichung (1) zeigt, daß die Änderungsrate der Gegeninduktivität in Gleichung (5) das Doppelte der Änderungsrate der Selbstinduktivität in Gleichung (1) ist. Da beide Phasen zu der magnetomotorischen Kraft (MMF) beitragen, ist für einen gegebenen momentanen Phasenstrom die doppelte MMF verfügbar, und daher wird das Vierfache des Drehmoments erzeugt, wenn man die Wirkungen einer Sättigung, von Randeffekten und End-Wicklungsverlusten nicht berücksichtigt. In einer magnetisch gesättigten Maschine sind die Zunahmen wesentlich reduziert, bleiben aber merklich.
Die Schaltreihenfolge von Figur 6 verwendet zwei positive Phasenströme zu einer Zeit, wenn die Gegeninduktivität zwischen diesen Phasen ansteigt, aber der fallende Teil der Gegeninduktivität wird nicht genutzt. Wenn ein Betrieb mit Strömen in zwei Richtungen stattfindet, wie bei der Schaltreihenfolge von Figur 7, dann liefern Intervalle einer fallenden Gegeninduktivität ein positives Drehmoment, weil einer der Phasenströme negativ ist.
Ein alternatives Erregungsmuster ist eines, in dem alle drei Phasen gleichzeitig leiten, wie in Figur 8 veranschaulicht ist, die Pole 51 und 54 erregt darstellt. Dieses verwendet sowohl die ansteigenden als auch die fallenden Teile der Gegeninduktivität. Eine größere MMF ist vorhanden, um an einem Paar Läuferzähne ein positives Drehmoment zu erzeugen, aber eine kleine MMF hat auch ein negatives Drehmoment an dem anderen Paar Läuferzähne zur Folge. Figur 9 stellt eine geeignete Schaltreihenfolge dar, um eine Drehung des Läufers im Gegenuhrzeigersinn zu erzeugen.
Als Alternative zu der 6-4-SRM kann eine 12-8-DSRM mit drei Phasen mit sechs, jeweils ungesehnten Wicklungen gestaltet werden, und gemäß der Erfindung können Maschinen mit irgendeinem praktischen ganzzahligen Vielfachen von 6-4 hergestellt werden. Im Betrieb der 12-8-SRM werden die Wicklungen erregt, um zwei aktive Polpaare zu einer Zeit zu liefern, indem die Wicklungen paarweise versorgt werden, wobei die Wicklungen jedes Paares während der gleichen Intervalle leiten. Es sind zwölf Wicklungsbereiche vorgesehen, und eine Durchmesserwicklung nimmt Bereiche ein, die um 90º beabstandet sind, d.h. die beiden Teile jeder Wicklung sind durch zwei Bereiche beabstandet, die durch andere Wicklungen eingenommen werden.
Es wurden Untersuchungen durchgeführt, um die oben beschriebenen alternativen Erregungsreihenfolgen mit einer herkömmlich gewickelten SRM zu vergleichen. Eine handelsübliche 12-8-SRM mit 7,5 kW mit einem geschätzten Nenndrehmoment von 48 Nm wurde mit Durchmesserwicklungen neu gewickelt. Diese Maschine befand sich in einer D132-Rahmengröße mit einem Kerndurchmesser von 210 mm und einer Stapellänge von 194 mm. Drehmomentmessungen wurden unter Verwendung eines handelsüblichen Drehmomentwandlers vorgenommen, wobei der Läufer in Intervallen von annähernd einem Grad zwischen der ausgerichteten Stellung (0º) und der nicht ausgerichteten Stellung (22,50) festgehalten oder blockiert wurde. Abgesehen von dem Vorgang eines Neuwickelns waren keine Änderungen an der Maschine erforderlich. Die Anzahl Reihenwindungen pro Phase und die Wicklungsquerschnittsfläche wurden mit der herkömmlich gewickelten Version identisch gelassen, aber wegen der erhöhten End-Wicklungslänge nahm die Kupfermasse um 44% von 8,34 Kg auf 12,0 Kg zu. Es lag eine entsprechende Zunahme im Widerstand pro Phase von 0,797 Ohm auf 1,147 Ohm bei 20ºC vor.
Figur 10 veranschaulicht die Ergebnisse, wobei das Drehmoment gegen den Läuferwinkel für Erregungsmuster A (einpolige Leitung, wobei zwei Phasen zu einer Zeit leiten), B (zweipolige Leitung, wobei zwei Phasen zu einer Zeit leiten), C (zweipolige Leitung, wobei alle drei Phasen zu einer Zeit leiten), und D (herkömmlich gewickelte SRM) dargestellt ist.
In dieser Untersuchung betrug der Spitzenstrom in der herkömmlichen Maschine 15A, und die Untersuchungen wurden auf der Grundlage eines gleichen Wicklungsverlustes in der Maschine durchgeführt. Aus den Ergebnissen ist klar, daß mit der Wicklungsanordnung gemäß der Erfindung das Drehmoment wesentlich erhöht ist. Die herkömmliche Maschine erzeugte ein Spitzendrehmoment von 48,2 Nm, die Erregung A erzeugte ein Spitzendrehmoment von 66,7 Nm (eine Zunahme um 38%), die Erregung B eine Spitze von 67,8 Nm (eine Zunahme von 41%) und die Erregung eine Spitze von 76,8 Nm (eine Zunahme von 59%).
Die Erfindung ist bis jetzt mit Bezugnahme auf eine Dreiphasen-SRM mit einem 6-4- oder 12-8-Aufbau veranschaulicht worden. Sie kann jedoch auf Maschinen mit anderen Zahlen von Phasen und verschiedenen Zahlen von Ständer- und Läuferpolen in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung der Maschine angewendet werden. Beispiele von Anwendungen der vorliegenden Erfindung schließen 8-6- und 12-10-SRMs auch Motoren mit Polen ein, die in eine Anzahl dem Läufer benachbarter ausgeprägter Bereiche geteilt sind, aber diese Beispiele sind in keiner Weise beschränkend.
Andere Wicklungsformen, die eine Änderung der Gegeninduktivität mit der Läuferstellung ergeben, können ebenfalls ver wendet werden.
Das Prinzip eines Betriebs von Schrittmotoren und Hybrid- Schrittmotoren ist dem von SRMs sehr ähnlich, und somit bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf doppelt ausgeprägte Reluktanzmaschinen in Form von Schrittmotoren und Hybrid Schrittmotoren.
Nun wird eine Ausführungsform der Erfindung in Form eines Hybrid-Schrittmotors beschrieben.
Figur 11 zeigt einen herkömmlichen Hybrid-Schrittmotor, obwohl die Figur gleichermaßen auf einen Motor gemäß der Erfindung anwendbar ist. Ein Ständerwicklungen 102 tragender Ständer 101 besteht aus zwei in Längsrichtung getrennten Sätzen gezahnter Pole 103, 104, die von einem zylindrischen magnetischen Rückschluß 105 radial einwärts vorstehen, der in einem (nicht dargestellten) zylindrischen Gehäuse untergebracht ist. Den aus einem zylindrischen Permanentmagneten 108 und zwei gezahnten zylindrischen Endkappen 109, 110 bestehenden Läufer 107 trägt eine Motorwelle 106. Jede gezahnte Endkappe entspricht in axialer Stellung einem der Sätze gezahnter Ständerpole, und die beiden Endkappen sind jeweils in magnetischem Kontakt mit gegenüberliegenden Polen des Permanentmagneten. Zwischen den Spitzen der Ständerpole und den Spitzen der Zähne der Läuferendkappen verbleibt ein kleiner Luftspalt 111. Der Ständer 101 und die Läuferendkappen 109, 110 sind beide aus geschichtetem bzw. geblättertem Weicheisen hergestellt.
Mit gestrichelten Linien 112 ist ein Magnetflußweg dargestellt, der vom Nordpol des Permanentmagneten 108 durch die und radial nach außen von der Läuferendkappe 109 über die Luftlücke 111 und durch den Ständerpol 103, axial entlang dem magnetischen Rückschluß 105 des Ständers, radial einwärts durch den Ständerpol 104, über die Lüftlücke und zurück durch die Läuferendkappe 110 zum Südpol des Permanentmagneten 108 führt. Der Magnetfluß muß daher von der Läuferendkappe 109 radial nach außen und radial einwärts zur Läuferendkappe 110 fließen.
Die Querschnitte der Figuren 12 und 13, die nur zu herkömmlichen Hybrid-Schrittmotoren passen, sind durch Ebenen X-X bzw. Y-Y von Figur 11 gelegt. Der veranschaulichte Motor hat 8 Ständerpole, die in der Figur der Reihe nach von P1 bis P8 numeriert sind, wobei jeder Pol fünf gleichmäßig beabstandete Zähne 120 aufweist und einen Teil einer Wicklung trägt, die sich über die entsprechenden Pole beider Sätze von Läuferpolen erstreckt. Die Läuferendkappen tragen 50 gleichmäßig beabstandete, vorstehende radiale Zähne 121, wobei die Lage der Zähne zwischen den beiden Läuferendkappen unter einem Winkel versetzt ist, wie in den Figuren dargestellt ist, so daß sich in axialer Projektion ein Zahn einer Läuferendkappe in der Mitte zwischen zwei benachbarten Zähnen der anderen Läuferendkappe befindet. Der Winkelabstand der Zähne eines einzelnen Ständerpols ist im wesentlichen gleich dem der Läuferzähne.
In dem Aufbau sind zwei Wicklungen vorgesehen, die jeweils eine Phase der Energieversorgung A oder B tragen, und jede Wicklung liegt auf vier der acht Ständerpole, wobei die Wicklung A auf Polen P1, P3, P5 und P7 liegt und die Wicklung B auf Polen P2, P4, P6 und PS liegt, wie in den Figuren dargestellt ist. Aufeinanderfolgende Pole jeder Phase sind in der entgegengesetzten Richtung gewickelt, so daß z.B. eine Erregung der Wicklung A in den Polen P1 und P5 ein magnetisches Feld in einer Richtung und in den Polen P3 und P7 in der entgegengesetzten Richtung zur Folge hat. Diese Wicklungsanordnung ist in den einzelnen Wicklungen veranschaulicht, wie in den Figuren 12 und 13 dargestellt, wobei die Übereinkunft verwendet wird, wonach z.B. a+ und a- Leiter repräsentieren, die eine Phase A in entgegengesetzten Richtungen tragen. Als Folge dieser Wicklungsanordnung kann sich ein Magnetfluß in zwei benachbarten Ständerpolen der gleichen Wicklung entwickeln, wie z.B. den Polen P1 und P3, wobei dieser Fluß die gleiche Phase, aber entgegengesetzte Polarität in den beiden Polen aufweist, wenn die Ständerwicklung erregt ist.
Der Betrieb des herkömmlichen Hybrid-Schrittmotors wird anhand Figur 14 erläutert, die einen Schnitt X-X darstellt und die Erregung der Wicklungen zeigt, wenn eine einzige Phase betrieben wird. In der Figur stellt eine schraffierte Wicklung eine Erregung in der Richtung dar, die durch die übliche Darstellung von "Kreuz"- und "Punkt"-Symbolen angegeben wird.
Die Wicklungen werden verwendet, um den Magnetflußverlauf durch bestimmte Pole gemäß der erforderlichen Läuferstellung zu unterstützen oder zu hemmen. Mit der Erregung ist, wie in Figur 14 dargestellt, das Polmagnetfeld in den Polen P1 und P5 radial nach außen gerichtet, während es in den Polen P3 und P7 radial einwärts gerichtet ist. Als Folge neigt der Läufer dazu, sich selbst in die in Figur 14 dargestellte Stellung auszurichten, so daß es eine Ausrichtung der Läuferzähne mit den Zähnen der Ständerpole P1 und P5 gibt, während im Schnitt Y-Y die Ausrichtung mit den Polen P3 und P7 vorliegt. Das Drehmoment wird daher durch die sich ändernde Magnetflußverkettung zwischen Ständer- und Läuferzähnen entwickelt.
Die Phasenwicklungen werden in einer Reihenfolge erregt, um eine Läuferbewegung, wie gewünscht, zu erzeugen. Falls die Erregung von A weggenommen und B mit umgekehrtem Strom erregt wird, neigen dann die Ständer- und Läuferzähne dazu, sich unter den Polen P4 und P8 des Schnitts X-X und den Polen P2 und P6 des Schnitts Y-Y auszurichten, wobei sich folglich der Läufer um einen Schritt in der Richtung im Gegenuhrzeigersinn bewegt. Um eine fortlaufende Drehung in dieser Richtung zu erzeugen, wird die Reihenfolge fortgeführt, wie in der folgenden Tabelle dargestellt ist, die die Schaltreihenfolge und die resultierenden Ausrichtungen darstellt. Reihenfolge für eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn
Die Länge jedes Schritts beträgt 360/4n Grad, wo n die Anzahl von Läuferzähnen ist, weil ein vollständiger Erregungszyklus von vier Schritten eine Ausrichtung von Zähnen unter den gleichen Ständerpolen zur Folge hat. Somit hat in dem veranschaulichten Beispiel der Motor eine Schrittlänge von 360/200, oder 1,8 Grad, und es ist diese kleine Schrittlänge, die eine sehr hohe Auflösung in einer Winkeleinstellung solcher Hybrid- Motoren erlaubt.
Für eine Drehung im Uhrzeigersinn ist die Schaltreihenfolge verschieden, wobei die Erregung der Phasen in der Reihenfolge A+, B+, A-, B-, A+, ... erfolgt.
Das Drehmoment kann durch Erregen von mehr als einer Phase in einem einzigen Moment verbessert werden, und dies ist für den Motor des Beispiels in Figur 15 dargestellt, die die Erregung im Schnitt X-X darstellt. Die Erregungsreihenfolge für eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn lautet wie folgt:
(A+/B+), (A+/B-), (A-/B-), (A-/B+), (A+/B+), ...
Diese Anordnung ist jedoch wegen der Tatsache sehr ineffizient, daß eine Hälfte der Schlitze keine MMF in ihnen aufweist, weil sie zwei Komponenten eines Stroms in entgegengesetzten Richtungen tragen (in Figur 15 ohne Schraffur dargestellt). Sie weisen daher noch einen beträchtlichen Verlust auf, aber mit einem kleinen Vorteil im Sinne einer Drehmomenterzeugung. Man betrachte nun die in Figur 16 veranschaulichte Ausführungsform für einen Hybrid-Schrittmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es werden wieder zwei Wicklungen - Phasen A und B - verwendet. Diesmal sind die Wicklungen über die Ständerpole ungesehnt, so daß jede Wicklung zwei Ständerpole überspannt.
Die ganze Wicklungsfläche auf jeder beliebigen Seite jedes Ständerpols wird genutzt, und mit der korrekten Schaitreihenfolge können die Wicklungen eingeschaltet werden, um die Läuferpole in der Reihenfolge zu erregen, die benötigt wird, um die gewünschte Bewegung des Läufers zu liefern. Die geeignete Reihenfolge für eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn ist B+, A+, B-, A-, B+ , und der Motor ist in der dem ersten Schritt dieser Reihenfolge entsprechenden Stellung in Figur 17 dargestellt, wobei die Figur die Situation beim Schnitt X-X veranschaulicht. Diese Anordnung erzeugt das gleiche Drehmoment wie dasjenige des herkömmlichen, in Figur 15 dargestellten Hybrid-Schrittmotors, erleidet aber nur die Hälfte des Verlustes in dem aktiven Bereich der Wicklung (wobei Endverluste vernachlässigt sind)
Das grundlegende MMF-Muster mit einer leitenden Phase kann mit zwei leitenden Phasen in der Maschine gemäß der Erfindung reproduziert werden, wie in Figur 18 dargestellt ist. Es gibt nun die doppelte Kupferfläche, um darin das gleiche MMF-Muster zu erzeugen, so daß sich ein größeres Drehmoment für einen gegebenen Wicklungsverlust bzw. Kupferverlust ergibt. Umgekehrt liegt für das gleiche Drehmoment ein stark verringerter Kupferverlust vor. Die geeignete Schaltreihenfolge in diesem Fall lautet wie folgt:
(A+/B+), (A+/B-), (A-/B-), (A-/B+), (A+/B+), ...
Es ist zu bemerken, daß im Gegensatz zu der ungesehnten SRM die Maschine ihr Drehmoment wegen der Wechselwirkung zwischen Ständerphasen nicht von der Gegeninduktivität ableitet.
Die Erfindung ist mit Bezugnahme auf einen Hybrid-Schritt motor mit zwei Phasen mit 8 Ständerpolen veranschaulicht worden, aber dieses Beispiel ist in keiner Weise für den Umfang der Erfindung beschränkend. Die Erfindung kann für eine Maschine verwendet werden, die Ständer mit anderen Zahlen von Polen aufweist und mehr als zwei Phasen verwendet. Entsprechend kann die Anzahl von Zähnen, die auf den Läufer- und auf den Ständerpolen getragen werden, in Abhängigkeit von der beabsichtigten Anwendung der Maschine geändert werden.
Man erkennt ebenfalls, daß diese Maschinen im allgemeinen mit einer Anzahl von Grundmotoreinheiten (Stapeln) entlang der axialen Länge der Maschine entworfen sind, wobei die Anzahl von Stapeln ebenfalls passend zur Anwendung ausgewählt ist.
Für einen Betrieb des Hybrid-Schrittmotors sind nicht nur der Ständer- und Läuferaufbau, wie oben beschrieben, erforderlich, sondern auch Mittel, um Mehrphasenströme an die Wicklungen und das Mittel zu liefern, um das gewünschte Schalten auszuführen. Ein Läuferstellungscodierer, typischerweise ein optoelektronisches Gerät, das von der Läuferwelle betrieben wird, kann enthalten sein, um Signale an eine Steuerelektronik zu liefern, um eine korrekte Synchronisierung des Schaltens sicherzustellen.
Die vorhergehende Beschreibung betrifft Anwendungen von DSRMs als Motoren. DSRMs gemäß der Erfindung können jedoch auch Generatoren sein. In Ermangelung von Permanentmagnetpolen erfordern die Wicklungen eine Erregung von einer Energiequelle durch Schaltkreise. Der Läufer wird angetrieben, um dem durch die Wicklungen entwickelten Drehmoment entgegenzuwirken, und die elektrische Energie fließt von der Maschine in die Energieversorgung.
Es wird in dieser Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen erkannt werden, daß die Ausdrücke Läufer und Ständer auch zu linearen Maschinen passen, wo der Läufer und der Ständer die sich bewegenden bzw. die stationären Glieder sind.
Während die Erfindung in Verbindung mit bestimmten Ausführungsformen davon beschrieben worden ist, soll sie alle anderen Ausführungsformen einschließen, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

1. Reluktanzmaschine (10) mit einem Ständer und einem Läufer, die jeweils gestaltet sind, um Änderungen in der Reluktanz des magnetischen Kreises zu bewirken, während sich die relative Stellung des Läufers und des Ständers im Betrieb der Maschine ändert, wobei der Ständer Leiter (20, 21; 102) trägt, die angeordnet und begrenzt sind, um zu ermöglichen, daß Ströme eine Vielzahl von Schleifen durchfließen, von denen jede mindestens ein Paar Abschnitte aufweist, in denen Ströme in entgegengesetzten Richtungen bezüglich der Richtung fließen, die zur Bewegungsrichtung des Läufers senkrecht ist, um magnetische Pole zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Schleife jeder einen Strom in einer Richtung tragende Abschnitt von jedem einen Strom in der entgegengesetzten Richtung tragenden Abschnitt durch einen Umfangsabstand getrennt ist, der gleich demjenigen ist, der benachbarte magnetische Pole mit entgegengesetztem Vorzeichen trennt.

2. Maschine nach Anspruch 1, worin die Leiter (20, 21; 102) verbunden sind, um Ständerwicklungen zu bilden, wovon jede eine Gruppe der Schleifen umfaßt und einen Stromweg bildet, so daß im Betrieb ein durch die Maschine entwickeltes beträchtliches Drehmoment durch eine Änderung der Gegeninduktivität zwischen den Wegen verursacht wird, während sich der Läufer dreht.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, worin die Leiter angeordnet und begrenzt sind, um nur Ströme in einer Richtung zu ermöglichen.

4. Maschine nach einem vorhergehenden Anspruch, worin als eine Folge der Gestaltung des Ständers und Läufers diese jeweils eine Anzahl ausgeprägter Pole aufweisen, wobei die Anzahl von Ständerpolen (S&sub1; - S&sub6;, P&sub1; - P&sub8;) kein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl von Läuferpolen (R&sub1; - R&sub4; ; 121) ist.

5. Maschine nach einem vorhergehenden Anspruch, worin die Leiter in Ständerschlitzen liegen und jeder Schlitz nur Leiter von einer einzigen Wicklung enthält.

6. Maschine nach Anspruch 1 oder den Ansprüchen 4 oder 5, soweit sie von Anspruch 1 abhängen, worin der Läufer einen in einer Achsenrichtung polarisierten Permanentmagneten (108) enthält und so angeordnet ist, daß es für jede von mehreren Läuferstellungen einen jeweiligen bevorzugten Flußweg zwischen den Läufer- und den Ständerpolen gibt.

7. Maschine nach Anspruch 6, worin der Läufer zwei im allgemeinen kreisförmige Bauteile mit niedriger Reluktanz (109, 110) enthält, die auf der Läuferachse, eines an jedem Ende des Permamentmagneten, angeordnet sind, wobei jedes Bauteil eine Vielzahl um dessen Umfang gleich beabstandeter Zähne (121) aufweist, und der Ständer eine Vielzahl ausgeprägt geformter Pole (P1 - P8) aufweist, die jeweils eine Vielzahl dem Läufer benachbarter Zähne (120) tragen.

8. Maschine nach Anspruch 7 mit zwei Wicklungen, acht Ständerpolen und fünfzig Läuferzähnen.

9, Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit drei Wicklungen, sechs Ständerpolen und vier Läuferpolen oder einem ganzzahligen Vielfachen dieser Zahlen.

10. Maschine nach einem vorhergehenden Anspruch, in Kombination mit Mitteln (11, 12) zum Zuführen von Mehrphasenströmen zu den Leitern.

11. Kombination nach Anspruch 10, worin im Betrieb Ströme den Wicklungen in einer Reihenfolge zugeführt werden, die ein Nettodrehmoment in einer Richtung an dem Läufer erzeugt.