JP3693100B2 - 多相トラバース磁束機械 - Google Patents

Description

【発明の属する技術分野】
【０００１】
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、多相型に形成されており、その際各相は、一位相の機械とみなされることができる。複数の相の整列によって多相性が達成されることができるが、その際各相は、他の相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。
【発明の課題】
【０００３】
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相用のステータコイルを有するステータと、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、その際並んだ複数の相がステータの領域で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。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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】
ロータは、ロータ極の形成のために、相の１つに所属する各領域に導電性材料を有し、そして少なくとも２つの相の導電材料が、該相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を生じさせる電流を導電材料中に発生させるように、ロータに配設されておりかつ互いに接続されており、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、別々に作用する相の単一位相性は、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、個々の相が磁気的にも互いに無関係であり、そして個々の相は、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、個々の相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本発明によれば、個々の相の互いに電気的に接続したロータ極及び個々の相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、それぞれ幾何学的に互いにずらされている。例えばｍ個の相では、相は、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。ｍ個の相中を流れる電流及び電圧は、相応して互いに位相をずらされている。
【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。
【実施例】
【００１２】
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つの相に付設されている。各相は、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つの相のステータコイルは、隣接した相相互に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つの相のために、同一の高さにあるが、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、相の間に見られる。この溝には、導電材料が挿入されており、導電材料は、個々の相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。所属する相のステータコイル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。相は、更にすべての上方の鉄心を接続する戻り路１．１並びに軟磁性体材料から成る脚部１．２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、個々の相は、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。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。
【産業上の利用分野】
【００１９】
本発明による多相トラバース磁束機械は、回転式ロータとしても、直線運動式ロータとしても利用されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】 図１は、本発明の第一実施例による３つの相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つの相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】
【００２１】
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

Claims (9)

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相に対してそれぞれ１つのステータコイルとを有するステータと、磁気戻り路（４）を有するロータとを備え、その際並んだ複数の相は、ステータの領域で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、ロータ極の形成のために、相の１つに所属する各領域に導電性材料（５，６）を有し、そして少なくとも２つの相の導電材料（５，６）が、該相のステータコイル（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を導電材料中に発生させるように、ロータに配設されておりかつ互いに接続されており、その際個々の相の電気的に接続したロータ極が、ロータの運動方向において互いに幾何学的にずらされており及び個々の相のロータ極に所属する電気的に接続されたステータが、ロータの運動方向において互いに幾何学的にずら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. 個々の相のステータコイル（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請求項１に記載の多相トラバース磁束機械。
3. 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又は２に記載の多相トラバース磁束機械。
4. 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. 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. 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. 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６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. 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. 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。

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