JP2002507879A - 多相トラバース磁束機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、軟磁性体から成るＵ形及びI 形鉄心と、各ビームのためのステータコイル（３）であって、鉄心に磁束を発生させるものとを有するステータと、リング状磁気的戻り路を有するロータとを備えた多相トラバース磁束機械に関する。ステータのビームは、互いに磁気的に分離している。ロータは、各ビームにおいて導電材料（５，６）を有しかつ少なくとも２つのビームの導電材料は、交流が該ビームのステータコイルを流れる際にロータの起動回転トルクを発生させる電流が導電材料中に誘導されるように、ロータに配設されかつ互いに接続されている。したがって少なくとも２つのビームが、電気的にロータにおける誘導機械を形成する。回転磁界は、少なくとも２つのビームのステータコイルに位相のずれた電流を流すことによって発生させられる。また、少なくとも２つのビームの電気的に接続されたロータ極及び又はロータ極に付設されたステータ極が、幾何学的に互いにずらされることができる。したがって多相トラバース磁束機械は、非同期機械の出力特性を有し、その結果多相トラバース磁束機械は、永久磁石なしでも運転されることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、請求項１の上位概念による多相トラバース磁束機械に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】

この種の機械は、ドイツ国特許出願第１９６１４８６２号明細書に記載されて
いる。これは、位置固定のステータと、回転するロータとから成り、ロータは、
リング状軟鉄戻り路上に固定された永久磁石を有する。機械は、複数ビーム型に
形成されており、その際各ビームは、一位相の機械とみなされることができる。
複数のビームの整列によって多相性が達成されることができるが、その際各ビー
ムは、他のビームから機械的にも及び電気的にも絶縁されている。しかしそのよ
うな多相トラバース磁束機械は、永久磁石によっては製造コスト高となり、かつ
比較的小さい出力ファクタしか有しない。

【０００３】

【発明の課題】

本発明の課題は、軟磁性材料から成るＵ形及びＩ形のヨークを有しかつそれぞ
れ磁束を発生させる各ビーム用のステータコイルを有するステータと、リング状
磁気戻り路を有するロータとを備えた多相トラバース磁束機械であって、ステー
タのビームが磁気的に互いに分離しているものを、コスト安くかつ比較的高い効
率を有するように創造することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴部分に記載された、特徴によっ
て解決される。本発明による多相トラバース磁束機械の有利な構成は、従属請求
項から得られる。

【０００５】 ロータが、ビームの各々に導電材料を有しかつこのビームのステータコイルを
交流が流れる際にロータの起動回転トルクが導電材料中に誘導されるように、少
なくとも２つのビームの導電材料がロータに配設されかつ互いに接続されている
ことによって、永久磁石なしでも起動回転トルクが得られることができる。一方
公知の多相トラバース磁束機械では、別々に作用するビームの単一位相性は、永
久磁石を使用しない場合には起動回転トルクは発生し得ず、一方本発明による機
械は、個々のビームが磁気的にも互いに無関係であり、そして個々のビームは、
ロータにおいて、回転磁界機械として電気的に協働する。従ってこの機械は、ト
ラバース磁束非同期機械の作用を奏する。小さい比抵抗を有する導電材料の使用
によって、ロータにおける電気的損失は、比較的小さく、その結果満足な効率が
得られることができる。

【０００６】 起動回転トルクは、好ましくは、個々のビームのステータコイルが互いに位相
のずれた電流を流されることによって得られることできる。その代わりに又は、
追加的にも個々のビームの互いに電気的に接続したロータ極及び又は、個々のビ
ームの互いに電気的に接続したロータ極に付設されたステータ極は、幾何学的に
互いにずらされている。例えばｍ個のビームでは、ビームは、合理的にｍ分の２
極ピッチだけ互いにずらされることができる。ビーム中を流れる電流及び電圧は
、相応した角度だけ時間的にずらされている。

【０００７】 ロータが有する導電材料が、２つの正面側短絡リングと共にロータケージを形
成する場合、ロータケージは、非同期機械の通常のロータ電機子に相応する。

【０００８】 導線ーロータコイルを有する機械が形成されている場合、機械は、短絡リング
の代わりにスリップリングと接続されることができ、スリップリングを介して外
部から電力を供給可能である。機械は、スリップリングを有する公知の非同期機
械と類似の運転状態を示す。スリップリングが、直流を供給される場合、電気的
に励磁される非同期機械の作動を有する機械が得られる。

【０００９】 機械が、片側ステータ又は、両側ステータの多相トラバース磁束機械としても
形成されることができ、即ち、ステータは、ロータの片側又は両側にある。

【００１０】 更に、機械は、回転するロータ又は直線的に運動するロータを有するように構
成されることができる。

【００１１】 本発明を、次に図示の実施例に基いて詳しく説明する。

【００１２】

【実施例】

図１は、トラバース磁束モータの直線で表された三相構造を示す。図１（ａ）
による垂直断面は、運動方向に見て、即ち、ロータは、図平面に対して垂直に動
く。図１（ｂ）の水平断面は、ロータの運動方向に対して接線方向に案内される
。図１（ｂ）中Ａ−Ａ線の上方では、機械をステータの外側から見ており、Ａー
Ａ線の下方は、ステータ側から直接エアギャップの平面を見ている。

【００１３】 ステータは、ロータの運動方向に順次配設された３つの群のＵ形軟磁性体鉄心
１と、これらの間に位置するＩ形鉄心２とから構成される。３つの群の各々は、
多相トラバース磁束機械の１つのビームに付設されている。各ビームは、接線方
向に配設されたステータコイル３を有し、その際３つのビームのステータコイル
は、１２０°位相のずれた電流を流される。

【００１４】 ロータは、６つの軟磁性体戻り路リング４から成り、該リング４は、ステータ
とロータとの間のエアギャップを介してステータの軟磁性体鉄心の磁路を閉じる
。その際磁路は、接線方向に案内される。戻り路リング４には溝が形成されてお
り、溝は、それぞれ機械の１つのビームのために、同一の高さに形成されている
が、図示の三相機械では、図１（b ）に表されているように、Ａ−Ａ線の下方で
は、ビームの間に見られる。この溝には、導電材料が挿入されており、導電材料
は、個々のビームの溝の間の接続によって及び多相トラバース磁束機械の正面側
短絡リング６によって、回転電流システムが形成されるように接続されている。
それによって、短絡ロータを備えた非同期機械が得られる。

【００１５】 図２による第二実施例では、互いにずらされるロータ極の代わりに、ステータ
極が、幾何学的に互いにずらされており、このことは、ロータケージの構造を明
らかに簡単にする。図２においても、図２ａは、ロータの運動方向に見て多相ト
ラバース磁束モータの垂直断面を、そして図２（ｂ）は、水平断面を示し、その
際Ａ−Ａ線の上方の領域はステータの外側から機械を、そして図２（ｂ）は、ス
テータ側から直接エアギャップの平面を見た正面図である。ロータは、６つの溝
をつけられた戻り路リング４と、導電材料、即ち、バー５と、短絡リング６とか
ら成る。ステータにおいて、極若しくは軟磁性体鉄心１は、ロータの運動方向で
互いにずらされている。コイルに付設されたビームのステータコイル３を取り囲
む上方の鉄心は、ステータコイル３の右方及び左方にそれぞれ 1極ピッチだけず
れている。ビームは、更にすべての上方の鉄心を接続する戻り路２．１並びに軟
磁性体材料から成る脚部２．２を有する。同様に互いに１極ピッチだけ幾何学的
にずれた下方のステータ３を取り囲まない鉄心は、上方の鉄心の間では接線方向
に配設される。鉄心は同様に共通の戻り路２．１と脚部２．２とから成る。

【００１６】 図２による第二実施例では、Ｕ形鉄心１は、ステータにおいて曲げられて形成
されている。それによって、個々のビームは、アキシャル方向で互いに直接動か
されることができ、このことは、構造長さを短縮する。分散の減少のために、Ｕ
形又はＩ形鉄心がそれぞれロータ戻り路の一部分のみをカバーするように、湾曲
部が形成されることができる。

【００１７】 ロータの極及び又はステータの相互のずれは、任意の大きさに選択されること
ができる。しかしそれらは、完全に不要とされることができる。ステータコイル
を通る電流と協働して起動回転トルク並びにできる限り高い回転トルクも，ロー
タの運転中保持される。

【００１８】 ステータの軟磁性体部分は、好ましくは電気板から製造され、その際少なくと
もＵ形鉄心１及びＩ形鉄心２の脚部は、ロータの運動方向に対して接線方向に向
けられた板として実施されている。図２による実施例では、ステータの軟磁性体
部分を分割して形成することが有利である。このことは、図３に表されている。
図３（ａ）は、ステータ側をエアギャップから見た正面図を示し、図３（ｂ）は
、ロータ側をエアギャップから見た正面図を示し、そして図３（ｃ）は、ロータ
を運動方向で見た正面図を示す。回転する機械の場合、板は、コイル窓の幅でＵ
形鉄心１の上方のヨーク用リングに巻きつけられる。相応した細いリング２．１
は、Ｉ形鉄心２の領域でも必要である。上方及び下方の鉄心の脚部は、接線方向
に向けられた板から成る。ロータにおいて、好ましくは、アキシャル方向に向け
られた板が戻り路用に使用され、その際これらの層は、垂直のローラによって材
料節約的に保持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明の第一実施例による３つのビームからなるトラバース磁束モー
タを表し、（ａ）はその垂直断面図、そして（ｂ）はその水平断面図を示す。

【図２】 図２は、本発明の第二実施例による３つのビームからなるトラバース磁束モー
タ表し、（ａ）はその垂直断面図、そして（ｂ）はその水平断面図を示す。

【図３】 図３は、ステータ及びロータの磁性部分の板の層の例を示す図であり、（a)は
そのエアギャップのステータ側を見た図、（b)はそのロータ側を見た図、そして
（c)はロータの運動方向を見た図である。

【符号の説明】

１ Ｕ形鉄心 ２ Ｉ形鉄心 ３ ステータコイル ４ 戻り路 ５ 導電材料 ６ 導電材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H621 AA01 BB07 GA04 GA08 GA09 GA16 HH01 HH07 HH10 5H641 BB06 BB07 BB09 BB10 BB19 GG02 GG04 HH03 HH06 HH09 HH17 【要約の続き】 ることができる。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軟磁性材料から成る実質的にＵ形鉄心及びＩ形鉄心と、鉄心
   中に磁束を発生させる各ビーム用のそれぞれ１つのステータコイルとを有するス
   テータと、リング状磁気戻り路（４）を有するロータとを備えその際ステータの
   ビームは磁気的に互いに分離している前記多相トラバース磁束機械において、 ロータは、ビームの各々に導電材料（５，６）を有し、そして少なくとも２つ
   のビームの導電材料（５，６）が、該ビームのステータコイル（３）を交流が流
   れる際にロータの起動回転トルクを生じさせる電流が導電材料中に発生するよう
   に、ロータに配設されかつ互いに接続されていることを特徴とする前記多相トラ
   バース磁束機械。
2. 【請求項２】 個々のビームのステータコイル（３）が、互いに位相のずれ
   た電流を供給されることを特徴とする多相トラバース磁束機械。
3. 【請求項３】 個々のビームの電気的に接続したロータ極が、互いに幾何学
   にずらされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の多相トラバース磁束
   機械。
4. 【請求項４】 個々のビームの電気的に接続したロータ極に付設されたステ
   ータ極が、互いに幾何学的にずらされていることを特徴とする請求項１から３ま
   でのうちのいずれか１つに記載の多相トラバース磁束機械。
5. 【請求項５】 ロータの有する導電材料が、２つの正面側短絡リング（２）
   と共にロータケージ（５）を形成することを特徴とする請求項１から４までのう
   ちのいずれか１つに記載の多相トラバース磁束機械。
6. 【請求項６】 多相トラバース磁束機械が、ロータに向かい合う片側のステ
   ータによって形成されていることを特徴とする請求項１から５までのうちのいず
   れか１つに記載の多相トラバース磁束機械。
7. 【請求項７】 多相トラバース磁束機械が、ロータに向かい合う両側のステ
   ータによって形成されていることを特徴とする請求項１から５までのうちのいず
   れか１つに記載の多相トラバース磁束機械。
8. 【請求項８】 ロータの導電材料（５，６）が、外部から電気を供給するた
   めのスリップリングと接続していることを特徴とする請求項１から７までのうち
   のいずれか１つに記載の多相トラバース磁束機械。
9. 【請求項９】 ロータが、回転運動を実施することを特徴とする請求項１か
   ら８までのうちのいずれか１つに記載の多相トラバース磁束機械。
10. 【請求項１０】 ロータが、直線運動を実施することを特徴とする請求項１
    から９までのうちのいずれか１つに記載の多相トラバース磁束機械。
11. 【請求項１１】 ステータの軟磁性体鉄心（１，２）及びロータの磁気戻
    り路（４）が、積層板から成ることを特徴とする請求項１から１０までのうちの
    いずれか１つに記載の多相トラバース磁束機械。