EP1060554A1 - Elektrische maschine, insbesondere reluktanzmotor - Google Patents

Elektrische maschine, insbesondere reluktanzmotor

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Publication number
EP1060554A1
EP1060554A1 EP99924742A EP99924742A EP1060554A1 EP 1060554 A1 EP1060554 A1 EP 1060554A1 EP 99924742 A EP99924742 A EP 99924742A EP 99924742 A EP99924742 A EP 99924742A EP 1060554 A1 EP1060554 A1 EP 1060554A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pole teeth
rotor
stator
stator pole
electrical machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99924742A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Heese
Markus Heidrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1060554A1 publication Critical patent/EP1060554A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00—Synchronous motors or generators
    • H02K19/02—Synchronous motors
    • H02K19/04—Synchronous motors for single-phase current
    • H02K19/06—Motors having windings on the stator and a variable-reluctance soft-iron rotor without windings, e.g. inductor motors

Definitions

  • the invention relates to an electrical machine, in particular a reluctance motor, according to the preamble of claim 1.
  • the rotor has four rotor pole teeth aligned crosswise and the stator has six stator pole teeth aligned at regular angular intervals, the stator pole teeth each being enclosed by an excitation winding.
  • DE 42 12 547 C2 illustrates over their Figure 1 that two rotor pole teeth and two stator pole teeth come into congruence at the same time, whereby radially inwardly directed tensile forces arise at diametrically opposite stator pole teeth, which causes an elastic elliptical deformation of the annular body, for example, connecting the stator pole teeth to one another.
  • Inference body back to its original shape and beyond.
  • the yoke body is deformed elliptically six times.
  • the elliptical deformations and their frequency cause disruptive sound radiation, which can be counteracted according to the teaching of DE 42 12 547 C2 by stiffening the yoke body in a manner described with reference to Figure 2 of this document, so that the yoke body is externally hexagonal.
  • Such a stiffening increases the natural oscillation frequency of the yoke body or the stator, so that the excitation oscillation amplitudes are lower with the excitation frequency or motor speed remaining the same, with the desired result of less noise development.
  • the reluctance motor according to US Pat. No. 5,266,859 also has four rotor pole teeth and six stator pole teeth as well as an annular yoke body from which the stator pole teeth extend radially inwards.
  • punched sheets, from which the rotor and also the stator are composed are screwed together to form bundles, as a result of which the elastic deformations of Sheets of the stator and / or rotor are staggered and noise reduction also occurs.
  • the reluctance motor according to WO 92/10022 has a stator with a ring-shaped yoke body and ten stator pole teeth starting from this inwards at regular angular intervals.
  • a rotor of this reluctance motor has eight rotor pole teeth, two of which are grouped together in pairs with an angular distance that corresponds to that of the stator pole teeth.
  • the electrical machine in particular reluctance motor, with the characterizing features of claim 1 has the advantage that radially inward forces of
  • Stator pole teeth which take effect on the yoke body, instead of an essentially elliptical deformation of the yoke ring according to the prior art, now bring about a deformation with a shape which is similar to a triangle but which is strongly rounded
  • the yoke body receives three more curved zones and three less curved zones in the region of the air gaps under the action of stator pole tooth forces.
  • the yoke body or the stator behaves accordingly biegest 'zeal and has comparable dimensions of an oscillating behavior with a higher natural frequency. This has the advantage that a larger distance between a predetermined excitation frequency, which is electromagnetic, and the natural resonance of the stator results with the
  • vibration excitation via electromagnetic forces is less effective and causes less noise.
  • Claim 2 has the advantage that the magnetic forces acting on the two rotor pole teeth with the smaller cross sections are substantially half as large as the force emanating from the stator pole tooth with the largest cross section.
  • magnetic flux through a wide stator pole tooth is divided in the inference body into two essentially mirror-image flows, which flow through the stator pole tooth with the smaller cross sections and with essentially the same flux density as in the large stator tooth cross section
  • the drive specialist can then choose, for example, between three-phase versions according to claims 3, 5 and 6 or four-phase versions according to claims 4 and 7. It is known that electronic circuitry for three-phase operation is cheaper than for four-phase operation . On the other hand, more uniform torque generation can be expected through operation with four phases.
  • FIGS. 1 to 5 Five exemplary embodiments of the invention are shown schematically in FIGS. 1 to 5.
  • a first exemplary embodiment of an electrical machine 100 shown in FIG. 1, which can be operated as a reluctance motor, has a stator 200 and a rotor 300.
  • the rotor 300 has a rotor axis of rotation 310 and, aligned radially to it, six rotor pole teeth 301
  • Rotor pole teeth 301 are connected to one another via a magnetic flux guide body 311 which is designed in one piece in the manner of a hub and with the rotor pole teeth 301.
  • the rotor pole teeth 301 together with their magnetic flux guide body 311 are made of punched cuts which consist for example of dynamo sheet, layered.
  • the rotor pole teeth 301 have the same angular distances between them. As a result of the number 6, the angular distances are 60 °.
  • the stator 200 has a substantially ring-shaped closed yoke body 210 and first stator pole teeth 201 radially inward and second radially inward second rotor pole teeth 202.
  • the stator 200 can also be layered in a manner known per se from punch cuts which consist, for example, of dynamo sheet his.
  • first stator pole teeth 201 with a dimension that extends in the circumferential direction of the rotor 300 and essentially corresponds to that of the rotor pole teeth 301.
  • a reference plane 101 is placed through the rotor axis of rotation 310 and also through the center of one of the first stator pole teeth 201. In Figure 1, this is the right of the
  • First stator pole tooth 201 located in the rotor axis of rotation 310. Starting from this first stator pole tooth 201 at angular intervals of 120 ° in each case and also from the reference plane 101 both clockwise and counterclockwise are mirror images of the second plane 101
  • Stator pole teeth 202 arranged. It can be seen from FIG. 1 that 202 rotor pole teeth 301 are aligned with these second stator pole teeth.
  • An excitation coil 211 is assigned to the first stator pole tooth 201.
  • excitation coils 212 are also assigned to the second stator pole teeth 202.
  • the excitation coils 211 and 212 are wound and connected in such a way that they form a so-called phase and, in accordance with those indicated by crosses in circles and points in circles Current directions generate a magnetic flux profile, which is shown in FIG. 1 and is essentially mirror-image to the reference plane 101. 1 further shows that the second stator pole teeth 202 in the circumferential direction of the stator 200 are essentially only half the size of the first stator pole teeth 201.
  • the second exemplary embodiment of an electrical machine 100a according to FIG. 2 has a rotor 300a aligned with a rotor axis of rotation 310 and having nine
  • Rotor pole teeth 301a These rotor pole teeth 301a are regularly aligned at a 40 ° distance from one another.
  • a stator 200a has four first stator pole teeth 201a of the wider type and eight second stator pole teeth 202a of the narrower type.
  • the stator pole teeth have regular angular spacings of 30 ° and the sequence is that two second stator pole teeth 202a follow on a first stator pole tooth 201a.
  • wide first stator pole teeth 201a are spaced apart from one another by 90 ° and coils associated with stator 200a, which are not shown, are connected to four phases.
  • a somewhat higher level of electronic effort is required to operate the electrical machine 100a as a reluctance motor.
  • angles of rotation from phase to phase are advantageously smaller.
  • the third exemplary embodiment of an electrical machine such as reluctance motor 100b according to FIG. 3 has a rotor 300b with five rotor pole teeth 301b in regular fashion
  • this reluctance motor 100b has a stator 200b with three first stator pole teeth 201b of the broader type and with six second stator pole teeth 202b of the narrower type, that is to say only about half the cross section. They have among themselves first and therefore wider stator pole teeth 201b spacing of 120 °. Two intermediate stator pole teeth 202b of the narrower type each have angular distances of 24 ° between them. From this it can be seen that excitation coils, not shown, as in
  • Exemplary embodiment according to Figure 1 can be connected to three phases.
  • This exemplary embodiment also has, in the low reluctance position of the rotor 300b shown within the
  • Stator 200b three flooded air gaps, each of which has an angular spacing of 72 °. It can also be seen here that a different form of elastic deformation occurs than in the prior art, which counteracts noise.
  • the fourth exemplary embodiment of the electrical machine or the reluctance motor 100c according to FIG. 4 like the exemplary embodiment according to FIG. 3, has five rotor pole teeth 301c.
  • the stator 200c has three first stator pole teeth 201c of the wide type with mutually equal angular distances of 120 ° each.
  • six further second stator pole teeth 202c of the narrower type now have 30 ° angular distances.
  • three air gaps can be flooded in the rotational orientation shown from rotor pole teeth 301c to stator pole teeth 201c and 202c and that excitation coils (not shown) are connected to three phases.
  • FIG. 4 that there is a possibility of variation in the alignment of at least the second and therefore the narrower stator pole teeth among themselves.
  • the fifth exemplary embodiment of an electrical machine or a reluctance motor 100d according to FIG. 5 is on a rotor 300d at equal angular intervals, seven rotor pole teeth 301d.
  • a stator 200d has four first stator pole teeth 201d of the broader type and eight second stator pole teeth 202d of the narrower type.
  • the individual stator pole teeth 201d and 202d are arranged below each other at 30 ° intervals. It can also be seen here that excitation coils, not shown, are connected to four phases and that, as can be seen in FIG. 5, in the illustrated rotational orientation of the rotor 300d relative to
  • Stator 200d three air gaps are magnetically floodable. In FIG. 5, these are a right air gap transversely to the horizontal reference plane 101 and on the left two air gaps in the case of second stator pole teeth 202d, which enclose an angle of 60 ° with one another and are aligned symmetrically to the reference plane 101 at 30 ° in each case. It also results here that other elastic deformations than in the prior art occur. Again, it can be seen that three deformation zones are provided for a specific rotational orientation of the rotor 300d, within which elastic deformations take place. It can also be seen here that resistance to elastic deformation is relatively high. This example, too, can therefore be counted among the stiffly acting exemplary embodiments with reduced noise radiation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
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Abstract

Eine vorbekannte elektrische Maschine, die als Reluktanzmotor betreibbar ist, hat in preisgünstiger Ausführung einen Stator mit einem ringartigen Rückschlusskörper und von diesem radial einwärts ausgehend sechs Statorpolzähne und in diesem Rückschlusskörper drehbar gelagert einen Rotor mit vier Rotorpolzähnen. Erregerspulen, die den sechs Statorpolzähnen zugeordnet sind, sind so verschaltet, dass die elektrische Maschine mit drei Phasen betreibbar ist. Nachteilig ist, dass einander diagonal gegenüberliegende Statorpolzähne dann, wenn ihre Erregerspulen mit Strom versorgt werden, den Rückschlusskörper elastisch gegen den Rotor bewegen und dabei elliptisch verformen. Solche elliptischen Verformungen führen zu Geräuschabstrahlungen. Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, die Anzahl von Statorpolzähnen (201, 202) und Rotorpolzähnen (301) so zu wählen, dass bei einer minimalen Reluktanz infolge Drehausrichtung des Rotors (300) relativ zum Stator (200) zwischen drei Paarungen von Statorpolzähnen (201, 202) und Rotorpolzähnen (301) drei durchflutbare Luftspalte gebildet werden. Dies hat zur Folge, dass gegenüber dem Stand der Technik nunmehr drei Bereiche des Rückschlusskörpers (210) elastsich zur Rotordrehachse (310) gezogen werden und demgemäss die elastisch verformten Zonen des Rückschlusskörpers (210) nur noch im wesentlichen 120 DEG umfassen und demgemäss steifer wirken. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass bei gleicher Erregungsfrequenz die Verformungen mit geringeren Amplituden und dadurch mit weniger Geräuschentwicklung zustandekommen.

Description

Elektrische Maschine, insbesondere Reluktanzmotor
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere einen Reluktanzmotor, nach der Gattung des Patentanspruches 1.
Durch die Druckschriften DE 42 12 547 C2, US 5,266,859 und WO 92/10022 sind solche als Reluktanzmotoren betreibbare elektrische Maschinen bekannt mit je einem Stator, der einen im wesentlichen ringförmigen Rückschlußkörper und von diesem radial einwärts sich erstreckende Statorpolzähne und den Statorpolzähnen zugeordnete Erregerspulen aufweist, und mit je einem Rotor, der um eine Rotorachse drehbar gelagert ist und radial auswärts gerichtete Rotorpolzähne aufweist, die in Deckung zu einem jeweiligen der Statorpolzähne ausgerichtet momentan ein Paar bilden und zwischen sich einen Luftspalt einschließen. Dabei ist an einer solcherart ausgerichteten Paarung eine minimale Reluktanz vorhanden.
Im Reluktanzmotor gemäß der DE 42 12 547 C2 hat der Rotor vier kreuzweise ausgerichtete Rotorpolzähne und der Stator besitzt sechs in regelmäßigen Winkelabständen ausgerichtete Statorpolzähne, wobei die Statorpolzähne jeweils von einer Erregerwicklung umschlossen sind. Die DE 42 12 547 C2 veranschaulicht über deren Figur 1, daß jeweils zwei Rotorpolzähne und zwei Statorpolzähne gleichzeitig in Deckung gelangen, wodurch an einander diametral gegenüberliegenden Statorpolzähnen gleichzeitig radial einwärts gerichtete Zugkräfte entstehen, die zu einer elastischen elliptischen Verformung des die Statorpolzahne untereinander verbindenden beispielsweise kreisringförmigen Rückschlußkörpers bewirkt. Nach dem Ausschalten der diese Zugkräfte bewirkenden Erregerspulen und dem Verschwinden des magnetischen Feldes an diesen Statorpolzahnen federt der
Rückschlußkörper zurück in seine ursprüngliche Form und auch darüber hinaus. Bei Drehung des Rotors um eine Umdrehung wird der Ruckschlußkorper sechsmal elliptisch verformt. Die elliptischen Verformungen und deren Frequenz bewirken störende Schallabstrahlungen, denen gemäß der Lehre der DE 42 12 547 C2 entgegengewirkt werden kann durch Versteifung des Rückschlußkörpers in einer anhand der Figur 2 dieser Druckschrift beschriebenen Weise, so daß der Rückschlußkörper außen sechseckig begrenzt ist. Eine solche Versteifung erhöht die Eigenschwingungsfrequenz des Rückschlußkörpers bzw. des Stators, so daß bei gleichbleibender Erregerfrequenz bzw. gleichbleibender Motordrehzahl die angeregten Schwingungsamplituden kleiner sind mit der erwünschten Folge von weniger Geräuschentwicklung.
Der Reluktanzmotor gemäß der US 5,266,859 hat ebenfalls vier Rotorpolzähne und sechs Statorpolzähne sowie einen kreisringförmigen Rückschlußkörper, von dem die Statorpolzähne radial einwärts ausgehen. Zur Verminderung von Betriebsgeräusch sind gestanzte Bleche, aus denen der Rotor und auch der Stator zusammengesetzt ist, schraubenartig gegeneinander verwunden zu Paketen zusammengefaßt, wodurch die elastischen Verformungen von Blechen des Stators oder/und Rotors zeitversetzt erfolgen und ebenfalls eine Geräuschminderung zus andekommt.
Der Reluktanzmotor gemäß der WO 92/10022 hat einen Stator mit einem kreisringartigen Rückschlußkörper und von diesem einwärts ausgehend zehn Statorpolzähne in regelmäßigen Winkelabständen. Ein Rotor dieses Reluktanzmotors hat acht Rotorpolzahne, von denen jeweils zwei einander benachbarte zu Paaren zusammengefaßt sind mit einem Winkelabs and, der demjenigen der Statorpolzähne entspricht. Im Betrieb dieses Reluktanzmotors sind in Drehstellungen des Rotors, die minimale Reluktanz verursachen, vier Luftspalte magnetisch durchflutet, wobei paarweise einander diagonal gegenüberliegende Statorpolzähne radial einwärts belastet sind und der Rückschlußring des Stators demzufolge eine im wesentlichen elliptische elastische Verformung erhält, die ebenfalls Ursache von Geräuschabstrahlung ist. Das Vorhandensein von wiederkehrend vier Luftspalten ist für eine Drehmomentabgabe des Rotors förderlich.
Vorteile der Erfindung
Die elektrische Maschine, insbesondere Reluktanzmotor, mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 hat den Vorteil, daß radial einwärts gerichtete Kräfte von
Statorpolzahnen, die am Rückschlußkörper wirksam werden, anstelle einer im wesentlichen elliptischen Verformung des Rückschlußringes gemäß dem Stand der Technik nun eine Verformung bewirken mit einer Gestalt, die eine Ähnlichkeit aufweist mit einem Dreieck, das aber stark gerundete
Krümmungsbereiche anstelle von Ecken aufweist. Erkennbar wird, daß der Rückschlußkörper unter der Einwirkung von Statorpolzahnkräften drei stärker verkrümmte Zonen und drei weniger verkrümmte Zonen im Bereich der Luftspalte erhält . Demgemäß verhält sich der Rückschlußkörper bzw. der Stator biegest'eifer und hat bei vergleichbaren Abmessungen ein Schwingungsverhalten mit höherer Eigenfrequenz. Dies hat den Vorteil, daß ein größerer Abstand zwischen einer vorgegebenen Erregerfrequenz, die elektromagnetisch bedingt ist, und der Eigenresonanz des Stators resultiert mit der
Folge, daß eine Schwingungsanregung über elektromagnetische Kräfte weniger wirksam ist und weniger Geräusch verursacht.
Weniger radiale Einfederung des Rückschlußringes hat auch weniger Luftspaltänderung und damit kleinere hochfrequente
Fluktuationen von in Umfangsrichtung auf den Rotor wirkenden Kräften und damit geringere hochfrequente Fluktuationen von Drehmomenten zur Folge .
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Patentanspruch 1 angegebenen elektrischen Maschine, insbesondere Reluktanzmotor, möglich.
Die Weiterbildung mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Anspruches 2 hat den Vorteil, daß auf die beiden Rotorpolzähne mit den kleineren Querschnitten wirkende magnetische Kräfte im wesentlichen halb so groß sind wie diejenige Kraft, die vom Statorpolzahn mit dem größten Querschnitt ausgeht. Anders ausgedrückt: Magnetischer Fluß durch einen breiten Statorpolzahn wird im Rückschlußkörper aufgeteilt auf zwei im wesentlichen spiegelbildlich verlaufende Flüsse, die durch die Statorpolzahne mit den kleineren Querschnitten und dabei mit im wesentlichen gleicher Flußdichte wie im großen Statorzahnquerschnitt zum
Luftspalt und durch diesen in den Rotor und schließlich durch einen weiteren Luftspalt zu dem erwähnten Statorpolzahn mit dem großen Querschnitt verlaufen. Dies ist eine vorteilhafte elektromagnetische Ausnutzung der erfindüngsgemäßen elektrischen Maschine mit dem Vorteil von guter Drehmomentabgabe dieser elektrischen Maschine.
Durch die in den Ansprüchen 3 bis 7 angegebenen Merkmalskombinationen sind fünf unterschiedliche
Ausführungsbeispiele konkret angegeben. Aus diesen fünf Ausführungsbeispielen kann dann der Antriebsfachmann auswählen beispielsweise zwischen dreiphasig zu betreibenden Ausführungen gemäß den Ansprüchen 3, 5 und 6 oder vierphasig zu betreibenden Ausführungsbeispielen gemäß den Ansprüchen 4 und 7. Bekannt ist, daß elektronischer Schaltungsaufwand für dreiphasige Betriebsweise preisgünstiger ist als für vierphaεige Betriebsweise. Andererseits ist aber durch Betrieb mit vier Phasen eine gleichmäßigere Drehmomenterzeugung zu erwarten.
Zeichnung
Fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren 1 bis 5 schematisiert dargestellt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein in der Figur 1 dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine 100, die als Reluktanzmotor betreibbar ist, besitzt einen Stator 200 und einen Rotor 300.
Der Rotor 300 besitzt eine Rotordrehachse 310 und radial zu dieser ausgerichtet sechs Rotorpolzähne 301. Die
Rotorpolzähne 301 sind miteinander verbunden über einen nach Art einer Nabe und mit den Rotorpolzähnen 301 einstückig ausgebildeten Magnetflußleitkörper 311. In an sich bekannter Weise sind die Rotorpolzähne 301 zusammen mit ihrem Magnetflußleitkörper 311 aus Stanzschnitten, die beispielsweise aus Dynamoblech bestehen, geschichtet. Die Rotorpolzähne 301 haben unter sich gleiche Winkelabstände . Infolge der Zahl 6 betragen die Winkelabstände 60°.
Der Stator 200 hat einen im wesentlichen ringartigen geschlossenen Rückschlußkörper 210 und von diesem radial einwärts ausgehende erste Statorpolzähne 201 und ebenfalls radial einwärts ausgehende zweite Rotorpolzähne 202. Dabei kann der Stator 200 ebenfalls in an sich bekannter Weise aus Stanzschnitten, die aus beispielsweise Dynamoblech bestehen, geschichtet sein.
Es sind drei erste Statorpolzähne 201 vorhanden mit einer in Umfangsrichtung des Rotors 300 sich erstreckenden Abmessung, die im wesentlichen derjenigen der Rotorpolzähne 301 entspricht. Zur weiteren Erläuterung des Aufbaus der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine wie Reluktanzmotor ist eine Bezugsebene 101 durch die Rotordrehachse 310 und dabei auch durch die Mitte eines der ersten Statorpolzähne 201 gelegt. In der Figur 1 ist dies der rechts von der
Rotordrehachse 310 befindliche erste Statorpolzahn 201. In Winkelabständen von jeweils 120° ausgehend von diesem ersten Statorpolzahn 201 und dabei auch von der Bezugsebene 101 sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn sind zur Bezugsebene 101 spiegelbildlich zweite
Statorpolzähne 202 angeordnet. Aus der Figur 1 ist ersichtlich, daß zu diesen zweiten Statorpolzähnen 202 Rotorpolzähne 301 ausgerichtet sind.
Dem ersten Statorpolzahn 201 ist eine Erregerspule 211 zugeordnet. Im Beispiel sind auch den zweiten Statorpolzähnen 202 Erregerspulen 212 zugeordnet. Die Erregerspulen 211 und 212 sind so gewickelt und verschaltet, daß sie eine sogenannte Phase bilden und dabei gemäß den durch Kreuze in Kreisen und Punkten in Kreisen angegebenen Stromr'ichtungen einen Magnetflußverlauf erzeugen, der in der Figur 1 dargestellt ist und im wesentlichen spiegelbildlich zur Bezugsebene 101 sich ausbildet. In der Figur 1 ist des weiteren dargestellt, daß die zweiten Statorpolzahne 202 in Umfangsrichtung des Stators 200 im wesentlichen nur die halbe Abmessung haben wie erste Statorpolzähne 201. Infolgedessen sind magnetische Flußdichten in Luftspalten zwischen Rotorpolzahnen 301 und einem ersten Statorpolzahn 201 sowie der Summe von zwei zweiten Statorpolzähnen 202 im wesentlichen gleich groß, so daß von zwei zweiten Statorpolzähnen 202 im Falle der Bestromung der Erregerspulen 211 und 212 auf den Rotor 300 Kräfte ausgeübt werden, die halb so groß sind wie eine Kraft im Bereich des Luftspaltes zwischen dem Rotor 300 und dem ersten Statorpolzahn 201. Im vorliegenden Beispiel sind bei
Erregung der Magnetspulen 211 und 212 aufgrund der drei Paare von wirksamen Rotorpolzähnen 301 und Statorpolzahnen 201, 202 drei zur Rotordrehachse 310 gerichtete Kräftekomponenten wirksam, die eine radial einwärts gerichtete elastische Verformung des Rückschlußringes 210 verursachen. Aus diesem Grund hat ein unter dieser Anregung stehender Stator 200 ein Schwingverhalten, das sich von dem in der Beschreibungseinleitung genannten Stand der Technik unterscheidet. Erkennbar sind anstelle von zwei schwingenden Zonen im Stand der Technik, die sich auf jeweils 180° des
Umfanges eines Stators erstrecken, nunmehr drei schwingende Zonen mit im wesentlichen 120° Erstreckung vorhanden mit dem Vorteil eines steiferen Verhaltens, was zu einer höheren Eigenfrequenz führt und bei vorgegebener Erregerfrequenz zu weniger großen Schwingungsamplituden und weniger Geräuschabstrahlung führt.
Der Einfachheit halber sind lediglich die drei Erregerspulen 211, 212 dargestellt für die drei Luftspalte, die in der gezeichneten Stellung des Rotors 300 den stärksten magnetischen Fluß zu erzeugen vermögen und den drei wirksamen Paaren von Rotorpolzähnen 301 und Statorpolzahnen 201, 202 zugeordnet sind. Es ist selbstverständlich, daß den anderen Statorpolen ebenfalls Spulen zugeordnet sind, die der Übersichtlichkeit halber hier nur per Andeutung von nicht bezeichneten Windungen dargestellt sind.
Das zweite Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine 100a gemäß der Figur 2 weist radial zu einer Rotordrehachse 310 ausgerichtet einen Rotor 300a auf mit neun
Rotorpolzähnen 301a. Diese Rotorpolzähne 301a sind regelmäßig mit 40° Abstand zueinander ausgerichtet. Ein Stator 200a weist vier erste Statorpolzähne 201a des breiteren Typs und acht zweite Statorpololzähne 202a des schmaleren Typs auf. Dabei haben die Statorpolzahne regelmäßige Winkelabstände von 30° und die Abfolge ist die, daß auf einem ersten Statorpolzahn 201a zwei zweite Statorpolzähne 202a folgen. Erkennbar ist also auch, daß breite erste Statorpolzahne 201a zueinander jeweils Abstände von 90° aufweisen und dem Stator 200a zugeordnete Spulen, die nicht dargestellt sind, zu vier Phasen verschaltet sind. Gegenüber dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß der Figur 1 ist also ein etwas höherer elektronischer Aufwand zum Betrieb der elektrischen Maschine 100a als Reluktanzmotor notwendig. Andererseits sind in vorteilhafter Weise Drehwinkel von Phase zu Phase kleiner.
Das dritte Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine wie Reluktanzmotor 100b gemäß der Figur 3 weist einen Rotor 300b auf mit fünf Rotorpolzähnen 301b in regelmäßigen
Winkelabständen. Des weiteren weist dieser Reluktanzmotor 100b einen Stator 200b auf mit drei ersten Statorpolzähnen 201b des breiteren Typs und mit sechs zweiten Statorpolzähnen 202b des schmaleren, also nur etwa den halben Querschnitt aufweisenden Typs. Unter sich haben die ersten und also breiteren Statorpolzähne 201b Abstände von jeweils 120°. Jeweils zwei dazwischenliegende zweite Statorpolzähne 202b des schmaleren Typs haben unter sich Winkelabstände von jeweils 24°. Daraus ist erkennbar, daß nicht dargestellte Erregerspulen wie beim
Ausfuhrungsbeispiel gemäß der Figur 1 zu drei Phasen verschaltet werden.
Auch dieses Ausführungsbeispiel weist in der dargestellten reluktanzarmen Stellung des Rotors 300b innerhalb des
Stators 200b drei durchflutete Luftspalte auf, die hier jeweils Winkelabstände von 72° haben. Es ist auch hier erkennbar, daß eine andere Form der elastischen Verformung als im Stand der Technik zustandekommt, was einer Geräuschentwicklung entgegenwirkt.
Das vierte Ausführungsbeispiel der elektrischen Maschine bzw. des Reluktanzmotors 100c gemäß der Figur 4 besitzt wie das Ausfuhrungsbeispiel gemäß der Figur 3 fünf Rotorpolzähne 301c. Der Stator 200c besitzt wie im Ausfuhrungsbeispiel der Figur 3 drei erste Statorpolzähne 201c des breiten Typs mit unter sich gleichen Winkelabständen von jeweils 120°. Sechs weitere zweite Statorpolzähne 202c des schmaleren Typs weisen im Unterschied zum Ausfuhrungsbeispiel gemäß der Figur 3 nunmehr 30° -Winkelabstände auf. Erkennbar ist auch hier wieder, daß in der gezeichneten Drehausrichtung von Rotorpolzähnen 301c zu Statorpolzähnen 201c und 202c drei Luftspalte durchflutbar sind und daß nicht dargestellte Erregerspulen zu drei Phasen verschaltet sind. Aus der Figur 4 geht hervor, daß eine Variationsmöglichkeit besteht bei der Ausrichtung wenigstens von zweiten und also den schmäleren Statorpolzähnen unter sich.
Das fünfte Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine bzw. eines Reluktanzmotors lOOd gemäß der Figur 5 hat an einem Rotor 300d in gleichen Winkelabständen sieben Rotorpolzähne 301d. Ein Stator 200d weist wie das Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2 vier erste Statorpolzahne 201d des breiteren Typs und acht zweite Statorpolzähne 202d des schmaleren Typs auf. Die einzelnen Statorpolzahne 201d bzw. 202d sind unter sich jeweils mit 30° -Abständen angeordnet. Auch hier ist erkennbar, daß nicht dargestellte Erregerspulen zu vier Phasen verschaltet sind und daß, wie dies der Figur 5 entnehmbar ist, in der gezeichneten Drehausrichtung des Rotors 300d relativ zum
Stator 200d drei Luftspalte magnetisch durchflutbar sind. In der Figur 5 sind dies ein rechter Luftspalt quer zur waagerechten Bezugsebene 101 und links zwei Luftspalte bei zweiten Statorpolzähnen 202d, die unter sich einen Winkel von 60° einschließen und unter jeweils 30° symmetrisch zur Bezugsebene 101 ausgerichtet sind. Es ergibt sich auch hier wieder, daß andere elastische Verformungen als im Stand der Technik Zustandekommen. Wiederum ist erkennbar, daß für eine bestimmte Drehausrichtung des Rotors 300d drei Verformungszonen vorgesehen sind, innerhalb denen elastische Verformungen stattfinden. Auch hier ist erkennbar, daß ein Widerstand gegen elastische Verformung relativ hoch ist. Auch dieses Beispiel kann deshalb zu den sich steif verhaltenden Ausführungsbeispielen mit verminderter Geräuschabstrahlung gerechnet werden.

Claims

Ansprüche
1. Elektrische Maschine, insbesondere Reluktanzmotor (100), mit einem Stator (200) , der einen Ruckschlußkorper (210) und von diesem radial einwärts sich erstreckende Statorpolzähne (201, 202) und den Statorpolzähnen (201, 202) zugeordnete Erregerspulen (211, 212) aufweist, und mit einem Rotor
(300) , der um eine Rotorachse (310) drehbar gelagert ist und in unter sich gleichen Winkelabständen radial auswärtsgerichtete Rotorpolzähne (301) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl und die Ausrichtung der Statorpolzähne (201, 202) so gewählt ist, daß in
Rotordrehstellungen mit minimaler Reluktanz unter Bildung von drei Paaren drei Rotorpolzahne (301) zu drei Statorpolzähnen (201, 202) ausgerichtet sind und daß dabei jeweils zwischen zwei dieser Paare voneinander mit Luftspalten gegenüberliegenden Rotorpolzähnen (301) und
Statorpolzähnen (201, 202) sich wenigstens einer der nicht zu diesen Paaren gehörenden Statorpolzahne (201, 202) befindet.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die Rotorachse (310) und dabei auch durch eine Mitte eines ersten Statorpolzahnes (201) gelegte Bezugsebene (101) eine Symmetrieebene ist, zu der die beiden anderen, zweiten Statorpolzähne (202) der drei Paare spiegelbildlich ausgerichtet sind, und daß die Querschnitte der beiden zweiten spiegelbildlich ausgerichteten Statorpolzähne (202) im wesentlichen halb so große Flächen einschließen als diejenige Fläche, die ein Querschnitt des die Ausrichtung der Symmetrieebene (101) bestimmenden ersten Statorpolzahnes (201) umschließt.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (300) sechs Rotorpolzähne
(301) aufweist und der Stator (200) neun Statorpolzähne (201, 202) mit im wesentlichen 40° Winkelabständen.
4. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (300a) neun Rotorpolzähne
(301a) und der Stator (200a) zwölf Statorpolzähne (201a, 202a) mit Winkelabständen von im wesentlichen 30° aufweist.
5. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (300b) fünf Rotorpolzähne
(301b) und der Stator (200b) neun Statorpolzähne (201b, 202b) mit Winkelabständen von im wesentlichen 48° oder im wesentlichen 24° aufweist.
6. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (300c) fünf Rotorpolzahne (301c) und der Stator (200c) neun Statorpolzähne (201c, 202c) aufweist, wobei unterschiedliche Winkelabstände zwischen den Statorpolzähnen (201c, 202c) im wesentlichen 30° oder im wesentlichen 45° betragen.
7. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (300d) sieben Rotorpolzähne (301d) und der Stator (200d) zwölf Statorpolzähne (201d, 202d) aufweist und Winkelabεtände zwischen den Statorpolzahnen (201d, 202d) im wesentlichen 30° groß sind.
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