SE467852B - Elektrisk motor - Google Patents

Description

467 10 15 20 25 30 35 352 _2- Fig. 6 schematiskt visar utformningen och arrangemanget av rotorpolerna vid motorn enligt fig. 5 i utbredd framställ- ning. _ Såsom framgår av den svenska patentansökningen 8802972-3 arbetar den däri beskrivna motortypen enligt reluktansprincif pen, varvid den ena av motorns båda inbördes roterbara delar, vanligtvis rotorn, är försedd med en krans av ferromagnetiska reluktanspoler anordnade med en jämn poldelning och inbördes pollucka, medan motorns andra del, vanligtvis statorn, är försedd med en krans av växelvis ferromagnetiska magnetpoler och permanentmagnetiska magnetpoler, som magnetiseras med hjälp av magnetiseringslindning, varvid antalet permanentmag- netiska magnetpoler liksom antalet ferromagnetiska magnet- poler överensstämmer med antalet reluktanspoler på rotorn så att poldelningen på statorn är hälften så stor som poldel- ningen på rotorn. Vidare är varje reluktanspol på rotorn så utformad att den har en bredd i rotationsriktningen, som över en del av polen överensstämmer med halva poldelningen för .reluktanspolerna och som över den övriga delen av spolen är mindre och företrädesvis motsvarar en tredjedel av reluktans- polernas poldelning, så att varje reluktanspol uppvisar ett i en förutbestämd, för samtliga reluktanspoler gemensam, rota- tionsriktning utskjutande parti. De ferromagnetiska och permanentmagnetiska polerna på statorn har en bredd i rota- tionsriktningen, som väsentligen överensstämmer med den smala bredden hos reluktanspolerna på rotorn, och är vidare magne- tiskt sett uppdelade i grupper av varandra närbelägna ferro- magnetiska och permanentmagnetiska poler, lika många av vardera slaget i varje grupp, varvid inom varje sådan magnet- polsgrupp samtliga permanentmagnetiska poler har samma perma- nentmagnetiska polaritet och samtliga såväl permanentmagne- tiska som ferromagnetiska poler magnetiseras i samma riktning under inverkan av magnetiseringslindningen.

Med denna motorutformning uppnås att motorn visserligen har endast en förutbestämd startriktning men att den kan drivas och varvtalsstyras med en mycket enkel och billig elektronisk.matningskrets, vilket gör det ekonomiskt möjligt 10 15 20 25 30 35 467 852 _3- att använda sådana motorer för ändamål där man tidigare av ekonomiska skäl ej kunnat använda elektronisk styrda motorer.

En föreliggande uppfinning utgör såsom nämnts i det föregående en vidareutveckling av den ovan nämnda, i den svenska patentansökningen 8802972-3 beskrivna motortypen, och är primärt baserad på insikten att vid denna motortyp har de permanentmagnetiska polerna som sin primära uppgift att möjå liggöra en självständig startning av motorn. För detta krävs att de permanentmagnetiska polernas antal och/eller styrka är tillräcklig för att övervinna vilofriktionen hos motorn och dess drivna objekt, då permanentmagneterna ensamma, d v s vid strömlös magnetiseringslindning, drar rotorn från ett läge som denna intagit under inverkan av strömsatt magnetiserings- lindning, kallat "indraget läge" i den svenska patentansök- ningen 8802972-3, till ett läge från vilket en på nytt ström- satt arbetslindning förmår dra rotorn vidare i den förutbe- stämda rotationsriktningen, detta senare läge kallat "start- läge" i den ovan nämnda svenska patentansökningen. De perma- nentmagnetiska polerna bidrager visserligen även i en viss utsträckning till motorns momentalstring, eftersom en perma- nentmagnetisk magnetpol utvecklar ett större arbete då den drar till sig en reluktanspol än då den släpper samma reluk- tanspol ifrån sig. Det är dock den ovan nämnda självständiga startningen av motorn i den förutbestämda startriktningen som är det primära och absolut nödvändiga ändamålet med de perma- nentmagnetiska polerna hos motorn. _ Föreliggande uppfinning är baserad på insikten att det ovan beskrivna förhållandet innebär, att det vid användning av en motor av denna typ för drivning av belastningar med lågt startmoment är möjligt att minska antalet permanent- magnetiska poler eller deras styrka. På grund av det för- hållandevis dyra permanentmagnetiska materialet medför en minskning av antalet permanentmagnetiska poler hos motorn en icke obetydlig kostnadsreduktion. En minskning av antalet permanentmagnetiska poler är emellertid ännu mer fördelaktig ur den synpunkten att den vid oförändrad motordimension kan ge ett större utrymme för magnetiseringslindningen, så att magnetiseringslindningens amperevarvtal och därmed motorns 467 10 15 20 25 30 35 852 _4- alstrade moment kan ökas väsentligt utan någon ökning av motorns yttre dimensioner och trots minskningen av antalet permanentmagnetiska poler.

Fig. 1 visar schematiskt och såsom exempel en ändvy av en första utföringsform av en motor baserad på den ovan beskrivna principen enligt föreliggande uppfinning.

Motorn enligt Fig. 1 innefattar en stator 1 med en ferromagnetisk kärna och en rotor 2 med en ferromagnetisk kärna och ett mellanliggande, cylindriskt luftgap 6. Rotorn 2 är på liknande sätt som vid motorerna enligt den svenska patentansökningen 8802972-3 försedd med ett antal, vid det visade exemplet fyra, utpräglade ferromagnetiska reluktanspo- ler 7 anordnade med en jämn fördelning, varvid varje sådan reluktanspol 7 har en bredd i rotationsriktningen, som över en del av polen väsentligen motsvarar en halv poldelning och över den övriga delen av polen är mindre och företrädesvis I motsvarar en tredjedel av poldelningen, så att varje reluk- tanspol uppvisar ett i en förutbestämd rotationsriktning utskjutande klack 7B på samma sätt som beskrivits i den ovan nämnda svenska patentansökningen. Statorn 1 är försedd med fyra, jämnt fördelade, utpräglade, ferromagnetiska reluktans- poler 4, vilkas bredd i rotationsriktningen väsentligen överensstämmer med den smalare bredden hos reluktanspolerna 7 på rotorn och vilka sålunda vid motorns rotation samtliga kommer att vara belägna samtidigt mitt för en reluktanspol 7 på rotorn. Vidare är statorn 1 försedd med två, diametralt mitt för varandra anordnade permanentmagnetiska poler 3 med inbördes motsatta polariteter relativt luftgapet 6. Magne- tiskt sett är reluktanspolerna 4 och permanentmagnetpolerna 3 på statorn uppdelade i två, diametralt mitt emot varandra belägna grupper, vardera omfattande två reluktanspoler 4 och en mellanliggande permanentmagnetpol 3 och vardera försedd med en tillhörande magnetiseringslindning SA resp 5B, som är anordnad att magnetisera samtliga poler i ifrågavarande grupp samtidigt och i samma riktning, nämligen företrädesvis i den relativt den permanetmagnetiska polens 3 permanentmagnetiska polaritet motsatta riktningen. Eftersom de båda magnetise- ringslindningarna 5A och SB är avsedda att föra ström samti- 10 ” 1s- 20 25 30 35 467 852 _ 5 _ digt och i samma riktning, inses det att de även skulle kunna utformas som en enda lindning.

Det inses, att jämfört med den i den svenska patentan- sökningen 8802972-3 beskrivna motorutformningen saknar den i Fig. 1 visade motorn enligt föreliggande uppfinning två permanentmagnetiska poler på statorn, varvid det utrymme som dessa permanentmagnetiska poler skulle ha upptagit istället utnyttjats för magnetiseringslindningarna 5A, SB. Därigenom har det blivit möjligt att väsentligt öka det totala ledar- tvärsnittet hos magnetiseringslindningarna och därmed lind- ningarnas magnetomotoriska kraft eller amperevarvtal. Detta medför en motsvarande ökning av motorns alstrade moment, vilken ökning mer ån väl uppväger den reduktion av motorns alstrade moment som förorsakas av reduktionen av antalet permanentmagnetiska poler på statorn. Man erhåller sålunda en motor med oförändrade yttre dimensioner, som alstrar ett* större moment och vidare är billigare att tillverka som följd av det mindre antalet permanentmagnetiska poler.

I övrigt uppvisar den i Fig. 1 illustrerade motorn enligt föreliggande uppfinning även alla fördelarna hos en motor av det i den svenska patentansökningen 8802972-3 be-I skrivna slaget. Den kan sålunda drivas och varvtalsstyras med en mycket enkel elektronisk matningskrets, exempelvis av det slag som beskrives i nämnda svenska patentansökan.

Om man vid en motor av den i Fig. 1 visade och ovan be- skrivna typen ökar antalet reluktanspoler 4 i var och en av de båda, diametralt mitt emot varandra anordnade polgrupperna på statorn, så förblir det minsta möjliga antalet permanent- magnetiska poler 3 fortfarande endast en enda i varje pol- grupp, varvid denna permanentmagnetiska pol kan placeras i vilken som helst lucka mellan reluktanspolerna 4 i ifrågava- rande grupp. Den högsta momenttätheten hos motorn skulle dock erhållas med en permanentmagnetpol 3 placerad i varje mellan- rum mellan reluktanspolerna 4 i ifrågavarande polgrupp, eftersom ett utelämnande av permanentmagnetpoler i dessa mellanrum ej ökar det utrymme som kan utnyttjas för magneti- seringslindningen. Antalet permanentmagnetpoler 3 per pol- 467 10 15 20 25 30 35 852 _ 5 _ grupp på statorn 1 blir således i-detta fall lika med antalet reluktanspoler 4 i varje polgrupp minskat med ett.

Om man i en motor av den i Fig. 1 visade och ovan be- skrivna typen ökar antalet polgrupper på statorn 1 från två till en heltalsmultipel av två, så är det minsta möjliga antalet permanentmagnetiska poler på statorn fortfarande två, med inbördes motriktade polariteter relativt luftgapet, placerade i två olika polgrupper. Den högsta momenttätheten skulle dock erhållas med en permanentmagnetisk pol placerad i varje mellanrum mellan reluktanspolerna 4 i varje polgrupp, men utan några permanentmagnetiska poler mellan de olika polgrupperna.

Vid en motor av den i Fig. 1 visade och ovan beskrivna typen är det enbart det magnetiska flödet från de permanent- magnetiska polerna 3 som passerar genom de partier av sta- torns 1 rygg vid vilka permanentmagnetpolerna är fästa. För detta kräves inte en lika stor tvärsnittsarea, d v s en lika stor radiell höjd, hos dessa delar av statorns 1 rygg som hos de delar av statorns 1 rygg som genomflytes av det av arbets- lindningarna SA, SB alstrade magnetiska flödet genom reluk- tanspolerna 4. Dessutom kan permanentmagnetpolernas 3 höjd, d v s radiella utsträckning, med fördel vara mindre än reluk- tanspolernas 4. Det skulle följaktligen vara fullt möjligt att minska statorns 4 yttermått över lägena för de båda permanentmagnetpolerna 3 med bibehållande av statorns ytter- mått i den däremot vinkelräta riktningen, d v s där arbets- lindningens 5A, SB härvsidor är belägna.

Eftersom man vid masstillverkning av motorer av det aktuella slaget stansar ut plåtsnitten för statorns 1 kärna ur bandformigt plåtmaterial, finnes det överhuvudtaget ingen anledning att genom krökning av statorkärnans ytterkontur minska den tvärsnittsarea som står till förfogande för sta- torlindningen. Ytterkonturen för en lågprismotor baserad på den i Fig. 1 visade och i den föregående beskrivna principen bör därför vara rektangulär på det sätt som schematiskt illustreras i Fig. 2. I Fig. 2 är samma hänvisningsbeteck- ningar som i Fig. 1 använda för motsvarande delar. 10 15 20 25 30 35 4672 852 _7-' Det inses att en utformning enligt Fig. 2 ger ett ännu större utrymme för arbetslindningen 5A, SB än utformningen enligt Fig. 1 och därmed möjliggör ett ännu högre amperevarv- tal hos arbetslindningen och ett därmed följande större alst- rat moment hos motorn. En jämförelse mellan en motor med ena \stator utformad enligt Fig. 1 och en motor med en stator utformade enligt Fig. 2 men med identiskt likadana rotorer och lika stora yttermått hos statorn i riktningen vinkelrätt mot den linje utmed vilken de permanentmagnetiska polerna 3 är placerade, visar att en motor med ett statorplåtsnitt enligt Fig. 2 kräver ca 20% mindre plåtmaterial för till- verkning av statorn, och samtidigt förmår utveckla ca 20% högre vridmoment än motorn enligt Fig. 1.

En ytterligare vidareutveckling av föreliggande upp- finning är baserad på insikten att det även är möjligt att reducera antalet med magnetiserings- eller arbetslindningen samverkande ferromagnetiska reluktanspoler 4 på statorn, så att antalet av dessa reluktanspoler 4 är mindre än antalet reluktanspoler 7 på rotorn. Härvid är det dock en förutsätt- ning att de med arbetslindningen samverkande reluktanspolerna 4 på statorn 1 fortfarande är så anordnade att samtliga dessa poler 4 vid motorns rotation kommer att vara samtidigt be- lägna väsentligen mitt för var sin reluktanspol 7 på rotorn.

Fig. 3 visar schematiskt och såsom exempel en enligt denna princip utformad motor, vilken kan betraktas som en modifikation av motorn enligt Fig. 2. Vid motorn enligt Fig. 3 är rotorn 2 försedd med sex reluktanspoler 7 utformade med utskjutande partier eller klackar 7B på tidigare beskrivet sätt, medan statorn 1 är försedd med två diametralt mitt emot varandra belägna grupper av magnetpoler, varav var och en innefattar två ferromagnetiska reluktanspoler 4 och en mellan dessa belägen permanentmagnetisk pol 3 på liknande sätt som vid motorn enligt Fig. 2. Jämfört med en motor utformad enligt den tidigare nämnda svenska patentansökningen 8802972- 3 saknas sålunda vid motorn enligt Fig. 3 två ferromagnetiska reluktanspoler och fyra permanentmagnetiska poler på statorn 1. Såsom direkt framgår av Fig. 3 uppnås härigenom ännu 467 10 15 20 25 30 35 852 _8- större utrymmen 8 för de i Fig. 3 ej visade magnetiserings- eller arbetslindningarna.

Om man jämför en motor utformad enligt Fig. 3 med en motor utformad enligt Fig. 2 och antar att reluktanspolernas 4, 7 mot luftgapet vända ytor i båda fallen är lika stora och att magnetiserings- eller arbetslindningarna utvecklar en lika stor magnetomotorisk kraft i båda fallen, så kommer en motor enligt Fig. 3 att alstra 1,5 gånger större vridmoment än motorn enligt Fig. 2. Samtidigt kräver motorn enligt Fig. 3 en 50% högre matningsfrekvens vid samma varvtal. Motorn enligt Fig. 3 skulle därför kunna jämställas med en motor enligt Fig. 2 försedd med en mekanisk varvtalsnedväxling med utväxlingsförhållandet 3:2. En motorutformning enligt Fig. 3 kan vara fördelaktig vid förhållandevis lågvarviga tillämp- ningar, där den höjning av matningsfrekvensen som utform- ningen enligt Fig. 3 kräver i jämförelse med utformningen enligt Fig. 2 kan accepteras såväl med hänsyn till järnför- lusterna i motorn som switchfrekvensen i motorns elektroniska matningskrets.

Vid motorer med en statorkärna med rektangulär ytterkon- tur, exempelvis enligt Fig. 2 eller 3, kan magnetiserings- lindningarna utformas som spollindningar istället för härv- lindningar. Dessa spollindningar anordnas därvid omkring de sidor (ben) hos statorkärnan 1 som förbinder de båda diame- tralt mitt emot varandra anordnade polgrupperna 3, 4. Vid mycket små motorer skulle dessa spollindningar kunna vara monterade på kretskort, eventuellt tillsammans med den elekt- roniska matningskretsen, så att en platt elektronikmotor erhålles. Hos småmotorer skulle statorkärnan 1 även kunna utformas med enbart en sida (ben) förbindande de båda diame- tralt mitt emot varandra belägna polgrupperna 3,4, så att statorkärnan 1 har en i huvudsak C-formad tvärsnittsform. Den enda kvarstående sidan (benet) hos statorkärnan 1 liksom de polerna 3, 4 uppbärande delarna av densamma måste därvid naturligtvis utformas med en större tvärsnittsarea för det magnetiska flödet än vid utförandena enligt Fig. 2 och 3. I en sådan motor är det tillräckligt med en enda som spollind- JV 10 15 20 25 30 35 467 852 -9 _ ning utformad magnetiseringslindning anordnad runt nämnda sida (ben) hos statorkärnan 1.

Man kan även tänka sig en extrem variant av motortypen enligt Fig. 3, vid vilken antalet reluktanspoler 7 på rotorn 2 är flerfaldigt större än antalet poler 3, 4 på statorn 1. I en sådan motor kan statorn lämpligen utformas som en s.k. kortstator, som sträcker sig över endast en mindre del av rotorns omkrets, dvs. den omger ej rotorn. Fig. 4 visar schematiskt och såsom exempel en partiell ändvy av en sådan motor. Kortstatorn 9 måste därvid omfatta minst två polgrup- per, vardera innehållande minst två ferromagnetiska reluk- tanspoler 4 och minst en permanentmagnetisk pol 3. Magneti- serings- eller arbetslindningen 5 utgöres därvid av en spol- lindning, som omsluter den del av statorkärnan 9 som för- binder de båda polgrupperna. Flera sådana kortstatorer kan samverka med samma rotor, exempelvis två kortstatorer anord- nade diametralt mitt emot varandra. Extrema varianter av en kortstatormotor är en linjär motor eller en motor vars rotor -utgöres endast av ett cirkelsegment, utmed vars omkrets de med utskjutande klackar utformade reluktanspolerna är place- rade.

Principen enligt föreliggande uppfinning, nämligen att antalet permanentmagnetiska poler och eventuellt även antalet ferromagnetiska reluktanspoler på den med magnetiserings- eller arbetslindningen försedda motordelen reduceras, så att antalet sådana poler blir mindre än antalet med en utskjutan- de klack utformande reluktanspoler på den andra motordelen, kan även tillämpas vid motortyper med en axiell-radiell mag- netisk flödesgång, dvs. vid en motortyp av det i Fig. 5-7 i den tidigare nämnda svenska patentansökningen 8802972-3 illustrerade slaget. Därvid kan i princip antalet permanent- magnetiska poler reduceras lika mycket vid vart och ett av de båda, på axiellt avstånd från varandra anordnade cylindriska luftgapen. Dock måste minst en permanentmagnetisk pol finnas vid varje luftgap. Reduktionen av antalet permanentmagnetiska poler medför dock, såsom tidigare nämnts, en minskning av motorns alstrade vridmoment, som i detta fall kan kompenseras genom en axiell förlängning av den som en spollindning ut- 1: 67 10 15 20 25 30 35 852 _ 10 _ formade magnetiseringslindningen. Reduktionen av antalet permanentmagnetiska poler leder till en minskad kostnad för tillverkningen av motorn. Såsom ovan nämnts är det även möjligt att vid en motor av detta slag reducera antalet ferromagnetiska reluktanspoler på statorn, så att antalet av dessa poler blir mindre än antalet med en utskjutande klack försedda reluktanspoler på rotorn. Eftersom emellertid vid denna motorutformning en reduktion av antalet ferromagnetiska reluktanspoler på statorn inte ökar det utrymme som står till förfogande för den på statorn anordnade magnetiseringslind- ningen, finnes normalt ingen anledning att reducera antalet ferromagnetiska reluktanspoler på statorn till att vara mindre än antalet reluktanspoler på rotorn.

Vid en motor med axiell-radiell magnetisk flödesgång kan man även tänka sig att utforma det ena av de båda, på axiellt avstånd från varandra belägna, cylindriska luftgapen utan några som helst poler på vare sig rotor eller stator, dvs. med mot varandra vända helt släta ytor på rotorkärnan och statorkärnan, varvid detta släta luftgap dimensioneras så att det erbjuder en relativt liten reluktans mot passagen av det magnetiska flödet, som bestämmes av utformningen av magnet- polerna på statorn och rotorn vid det andra luftgapet. En sådan utformning med endast ett med poler försett luftgap och ett slätt luftgap är möjlig såväl vid en motorutformning enligt föreliggande uppfinning som vid en motorutformning enligt den svenska ansökningen 8802972-3, dvs. oberoende av huruvida antalet permanentmagnetiska poler och ferromagne- tiska reluktanspoler på den ena motordelen är lika stort eller mindre än antalet med en utskjutande klack försedda reluktanspoler på den andra motordelen.

En ytterligare vidareutveckling enligt föreliggande upp- finning baserar sig på insikten att de med en utskjutande klack utformade reluktanspolerna på ena motordelen skulle kunna ersättas med på liknande sätt utformade permanentmag- netpoler. Detta skulle kunna vara fördelaktigt i synnerhet vid mycket små motorer. Orsaken till detta är att då en motors dimensioner minskar, avtar också den magnetomotoriska kraft som arbetslindningen förmår utveckla vid tillåten .Qx 10 15 20 25 30 35 467 852 uppvärmning. Om man exempelvis halverar motorns diameter, så står endast omkring 35% av den tidigare magnetomotoriska kraften till förfogande, samtidigt som luftgapet mellan rotor och stator av mekaniska skäl ej kan minskas i motsvarande grad. Denna omständighet begränsar reluktansprincipens an- vändning vid mycket små motorer. Därför är permanentmagnet- poler att föredra vid sådana mycket små motorer, i synnerhet då kostnaden för permanentmagnetpolerna blir låg som följd av den ringa åtgången av permanentmagnetmaterial.

Fig. 5 och 6 visar schematiskt och såsom exempel en på sådant sätt utformad motor enligt föreliggande uppfinning, varvid Fig. 5 visar en ändvy av motorn och Fig. 6 visar ut- formningen och arrangemanget av de på rotorn anordnade perma- nentmagnetiska polerna i utbredd framställning. Utformningen av statorn 1 med dess ferromagnetiska reluktanspoler 4 och _ permanentmagnetpoler 3 och magnetiserings- eller arbetslind- ningarna SA, SB motsvarar utformningen vid de tidigare be- skrivna motorerna enligt Fig. 2 och 3. Dock är vid motor- utformningen enligt Fig. 5, 6 magnetiseringslindningarna 5A, SB anordnade att alstra ett magnetiskt flöde som sammanfaller, med de permanentmagnetiska polernas 3 polaritet, medan vid tidigare beskrivna motorutformningar med reluktanspoler på rotorn det omvända förhållandet med fördel användes.

Vid motorutformningen enligt Fig. 5, 6 är de med utskju- tande klackar försedda reluktanspolerna på rotorn 2 såsom nämnts ersatta med permanentmagnetiska poler utformade och anordnade på det sätt som tydligast framgår av Fig. 6. I princip innebär detta att varje med utskjutande klack ut- formad reluktanspol tillsammans med polluckan mellan denna och nästföljande reluktanspol har ersatts med ett par perma- nentmagnetiska poler 10 med inbördes motriktade polariteter och utformade med utskjutande partier eller klackar 10A i den önskade rotationsriktningen. Den smalare bredden hos varje sådan permanentmagnetisk pol 10 överensstämmer därvid i huvudsak med bredden hos de ferromagnetiska reluktanspolerna 4 och permanentmagnetpolerna 3 på statorn, medan den större bredden hos permanentmagnetpolerna 10 överensstämmer med den inbördes poldelningen för polerna 3, 4 på statorn 1 och 467 10 15 20 25 30 35 852 _ _ därmed även med poldelningen för permanentmagnetpolerna 10 på rotorn.

Motorn enligt Fig. 5, 6 arbetar på följande sätt. Vid strömlösa statorlindningar 5A, SB ställer rotorn 2 in sig i ett läge, i vilket de permanentmagnetiska polerna 3 på sta- torn attraherar permanentmagnetiska poler 10 på rotorn med motsatt polaritet. De attraherade permanentmagnetiska polerna 10 på rotorn 2 intar därvid ett läge med maximal överlappning med statorns 1 permanentmagnetiska poler 3. När statorlind- ningarna SA, 5B strömsättes, så attraherar statorns 1 reluk- tanspoler 4 de permanentmagnetiska poler 10 på rotorn 2 med motsatt polaritet, vilkas utskjutande klackar 10A befinner sig invid ifrågavarande reluktanspoler 4 på statorn. Under förutsättning att reluktanspolernas 4 dragkraft är större än den återhållande kraft som statorns permanentmagnetiska poler 3 utövar på rotorn 2, kommer rotorn att förflytta sig en poldelning i riktningen för de utskjutande klackarna 10A hos rotorns permanentmagnetiska poler 10. När de attraherade polerna 10 på rotorn har nått ungefär maximal överlappning med statorns reluktanspoler 4, brytes strömmen till stator- lindningen 5A, 5B av det icke visade magnetiseringssystemet.

I detta läge överlappas statorns permanentmagnetiska poler 3 av sådana permanentmagnetiska poler 10 på rotorn 2 som repel- lerar statorns permanentmagnetiska poler 3. De poler 10 på rotorn med den motsatta polariteten, vilkas utskjutande klackar 10A befinner sig invid statorns 1 permanentmagnetiska poler 3, attraheras därvid av dessa och kommer att förflytta sig en poldelning i riktningen av motorpolernas 10 utskjutan- de klackar 10A.

Det skall observeras att de permanentmagnetiska polerna 10 på rotorn ej behöver vara fysiskt åtskilda, utan de kan med fördel åstadkommas genom magnetisering av en på periferin av rotorns ferromagnetiska kärna anordnad ring av permanent- magnetiskt material. Detta är en i och för sig känd teknik.

Den vid motorn enligt Fig. 5, 6 använda principen, nämligen att reluktanspoler med utskjutande klackar på rotorn ersättes med permanentmagneter utformade med utskjutande 10 15 20 25 30 35 467 852 _13- klackar, kan även tillämpas vid den i den svenska patentan- sökningen 8802972-3 beskrivna motortypen.

Vid en med en arbetslindning försedd stator hos en elektrisk motor eftersträvar man alltid den bästa avvägningen mellan den del av statorns totala tvärsnittarea, som upptages av ferromagnetiskt material för ledning av det magnetiska flödet, och den resterande delen av tvärsnittsarean, som står till förfogande för arbetslindningen. Det är nämligen produk- ten av den genom rotorns rörelse åstadkomna förändringen av det magnetiska flödet och arbetslindningens magnetomotoriska kraft, som är proportionell mot motorns momentutveckling och som därför bör maximeras. Vid en motor enligt föreliggande uppfinning eller enligt den svenska patentansökningen 8802972-3, som har en magnetisk krets uppbyggd av parallellt anordnade stansade plåtar, erhåller man genom den ovan nämnda maximeringen ett bästa intervall för polflödets storlek, som i allmänhet motsvaras av en magnetisk flödestäthet i över- lappningsytan mellan de med varandra samverkande polerna, som understiger det värde vid vilket magnetiskt mättning upp- träder i elektroplåten. För att en så jämn kraftutveckling som möjligt skall uppnås hos motorn, eftersträvas att polflö- det förändras i huvudsak i proportion till förändringen av överlappningsytan mellan de med varandra samverkande stator- och rotorpolerna. Detta förutsätter att flödets förändring 'inte begränsas av magnetisk mättning i någon annan del av den magnetiska kretsen, dvs. att den magnetiska flödestätheten i överlappningsytan mellan de med varandra samverkande polerna kan hållas på en i huvudsak konstant nivå. För ett givet värde hos den magnetomotoriska kraft som verkar över över- 'lappningsytan mellan stator- och rotorpoler, kan detta uppnås antingen genom att välja ett tillräckligt stort luftgap mellan stator- och rotorpoler eller genom att stator- och/eller rotorpolytorna har en sådan beskaffenhet att flö- destätheten begränsas genom magnetisk mättning i dessa ytor.

Det sist nämnda sättet är att föredra främst av den anled- ningen att det medför en ökning av momentutvecklingen jämfört med det först nämnda sättet. En sådan magnetisk mättning av polernas ytskikt kan enklast åstadkommas genom att man glesar 467 852 _ _ ut plåtpaketet i närheten av polytan} exempelvis genom att varannan eller var tredje plåt slutar några mm från polytan, medan övriga plåtar fortsätter ända fram till polytan. Denna åtgärd kan med fördel användas för de ferromagnetiska reluk- 5 tanspolerna på rotorn och/eller statorn hos en motor enligt föreliggande uppfinning eller en motor enligt den tidigare. nämnda svenska patentansökningen. .qä

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 467 852 15 Patentkrav _

1. Elektrisk motor innefattande första och andra, inbör- des roterbara delar (1, 2) med var sin ferromagnetisk kärna och åtskilda av ett luftgap (6) mellan de ferromagnetiska kärnorna, varvid den första delens (1) kärna vid sin mot luftgapet (6) vända yta är försedd med ett antal utpräglade magnetpoler, som är anordnade efter och på avstånd från varandra i rotations- riktningen och varav en del är ferromagnetiska (4) och en del permanentmagnetiska (3) och som samtliga är magnetiskt kopp- lade till en magnetiseringslindning (SA, 5B) för samtidig magnetisering av såväl de ferromagnetiska (4) som de perma- nentmagnetiska (3) polerna, den andra delens (2) ferromagnetiska kärna vid sin mot luftgapet (6) vända yta och mitt för magnetpolerna (3, 4) på den första delens (1) kärna är utformad med en sig i rota- tionsriktningen sträckande rad av alternativt antingen a) ferromagnetiska reluktanspoler (7) anordnade med konstant poldelning och inbördes pollucka, varvid varje sådan reluktanspol (7) har en bredd i rotationsriktningen, som över en del av reluktanspolen väsentligen motsvarar halva nämnda poldelning och över den återstående delen av reluktanspolen är mindre på sådant sätt att varje reluktanspol (7) uppvisar ett i en förutbestämd, för samtliga reluktanspoler (7) gemensam riktning utskjutande parti (7B), eller b) permanentmagnetiska poler (10) anordnade utan inbördes pollucka och med växelvis motsatta polariteter, varvid varje sådan permanentmagnetisk pol (10) har en bredd i rotations- riktningen, som över en del av polen är lika med polernas pol- delning och över den återstående delen är mindre, så att varje pol (10) uppvisar ett i en för samtliga poler gemensam rikt- ning utskjutande parti (IOA), de ferromagnetiska och permanentmagnetiska polerna (3, 4) på den första delens (1) kärna har en bredd i rotationsrikt- ningen väsentligen motsvarande bredden hos den smalare delen och vidare är inbördes rotation samtliga ferromagnetiska poler (4) är samtidigt belägna mitt för var sin pol (7 resp. 10) på den andra delen av polerna (7 resp. 10) på den andra delen (2) så placerade att under de båda delarnas (1, 2) 467 10 15 20 25' 30 35 352 16 (2) och likaledes samtliga permanentmagnetiska poler (3) på den första delen (l) är samtidigt belägna mitt för var sin pol (7 resp. 10) på den andra delen (2), och antalet permanentmagnetiska poler (3) på den första delen (1) är mindre än antalet reluktanspoler (7) resp. par av permanentmagnetiska poler (10) på den andra delen (2), så att permanentmagnetiska poler (3) på den.första delen (1) saknas vid en del av de ställen där sådana skulle finnas vid en jämn fördelning av lika många sådana permanentmagnetiska (3) poler som det finns reluktanspoler (7) resp. par av permanentmagne- tiska poler (10) på den andra delen (2).

2. Motor enligt krav 1 kännetecknad av att antalet ferro- magnetiska poler (4) på den första delen (1) är mindre än antalet reluktanspoler (7) resp. par av permanentmagnetiska poler (10) på den andra delen (2), så att ferromagnetiska poler (4) saknas på den första delen (1) vid en del av de ställen där sådana skulle finnas vid en jämn fördelning av lika många sådana ferromagnetiska poler (4) som det finns _reluktanspoler (7) resp. par av permanentmagnetiska poler (10) på den andra delen (2).

3. Motor enligt krav l eller 2, kännetecknad av att de utrymmen på den första delens (1) kärna där permanentmagnetis- ka och/eller ferromagnetiska poler (3, 4) saknas, är utnytt- jade för magnetiseringslindningen (SA, 5B).

4. Motor enligt något av kraven 1-3 med ett oylindriskt luftgap (6), varvid den första delen (1) bildar en utanför luftgapet (6) liggande stator och den andra delen bildar en innanför luftgapet (6) liggande rotor (2), kännetecknad av att statorkärnan (1) är försedd med ett jämnt antal grupper av magnetpoler, varvid varje sådan polgrupp innefattar minst två ferromagnetiska poler (4) anordnade med en inbördes poldelning överensstämmande med poldelningen för reluktanspolerna (7) resp. dubbla poldelningen för de permanentmagnetiska polerna (l0) på rotorkärnan (2) och åtminstone två sådana polgrupper dessutom innefattar åtminstone en permanentmagnetisk pol (3) placerad i luckan mellan två ferromagnetiska poler (4) i ifrågavarande polgrupp, varvid de båda permanentmagnetiska polerna (3) har motriktade polariteter relativt luftgapet (6) och varje polgrupp är så magnetiskt kopplad till 147, 10 15 20 25 30 35 467 852 17 magnetiseringslindningen (5A, SB) att samtliga de i polgruppen ingående polerna (3, 4) magnetiseras i inbördes samma riktning men i motsatt riktning relativt närbelägna polgrupper.

5. Motor enligt krav 4, kännetecknad av att statorkärnan (1) har en väsentligen rektangulär tvärsektionsform och på vardera av två motstående sidor uppbär en polgrupp omfattande minst två ferromagnetiska poler (4) och minst en i luckan mellan dessa placerad permanentmagnetisk pol (3).

6. Motor enligt krav 5, kännetecknad av att magnetise- ringslindningen utgöres av spollindningar anordnade runt statorkärnans (1) båda andra sidor.

7. Motor enligt krav 4, kännetecknad av att statorkärnan (1) har en väsentligen C-formad tvärsektion och på var och en av sina båda motstående skänklar uppbär en polgrupp omfattande minst två ferromagnetiska poler (4) och minst en i luckan mellan dessa placerad permanentmagnetisk pol (3), samt att magnetiseringslindningen utgöres av en spollindning anordnad runt den statorkärnans (1) båda skänklar förbindande mittdelen av statorkärnan.

8. Motor enligt krav 2 med ett cylindriskt krökt luftgap, varvid den första delen bildar en utanför luftgapet liggande stator och den andra delen bildar en innanför luftgapet lig- gande rotor, kännetecknad av att statorkärnan (9) sträcker sig utmed endast en begränsad del av luftgapets längd såsom sett i den inbördes rotationsriktningen och är försedd med åtminstone två grupper med magnetpoler, vardera omfattande två ferromag- netiska poler (4) och en i luckan mellan dessa belägen perma- nentmagnetisk pol (3), varvid permanentmagneterna (3) i de båda polgrupperna har inbördes motsatta polariteter relativt luftgapet och magnetiseringslindningen (5) utgöres av en spollindning anordnad runt den de båda polgrupperna magnetiskt förbindande delen av statorkärnan (9).

9. Motor enligt krav 8, kännetecknad av att den innefattar flera statorkärnor (9) av angivet utförande anordnade i olika lägen utmed rotorkärnan (2).

10. Motor enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att de båda delarnas ferromagnetiska kärnor är åtskilda av två cylindriska, inbördes koaxiella och på axiellt avstånd från varandra belägna luftgap, varvid de båda delarnas kärnor är 467 852 10 18 försedda med poler pà angivet sätt vid åtminstone det ena luftgapet, samt att magnetiseringslindningen utgöres av en med de båda luftgapen koaxiell och axiellt sett mellan dessa anordnad spollindning.

11. Motor enligt krav 10, kännetecknad av att de båda delarnas kärnor är försedda med poler pà angivet sätt även vid det andra luftgapet, varvid de permanentmagnetiska polerna på den första delen har motsatt riktade polariteter vid de båda luftgapen.

12. Motor enligt krav 10, kännetecknad av att de båda delarnas kärnor har släta ytor utan poler vid det andra luft- gapet. å)