WO2000030238A1 - Elektrische maschine - Google Patents

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WO2000030238A1 PCT/EP1999/008683 EP9908683W WO0030238A1 WO 2000030238 A1 WO2000030238 A1 WO 2000030238A1 EP 9908683 W EP9908683 W EP 9908683W WO 0030238 A1 WO0030238 A1 WO 0030238A1
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    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H02K7/183—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine

Definitions

  • the machine mass and the machine dimensions increase in diameter, in the axial length or in the extent transverse to the direction of movement, which is disadvantageous for many applications and especially in vehicles and aircraft and in space travel.
  • the increased heat loss results in a limitation of the performance of the machines.
  • the losses reduce the efficiency of the machine, which has a particularly disadvantageous effect when used as a motor for battery operation (e.g. drive in vehicles such as fork brackets, electric cars and boats) and as a generator for feeding into a battery (e.g. vehicle alternator, small wind generators) .
  • the elliptical air gap is laid out flat in the ellipse shape, with a secondary apex and two main apices, this results in a very space-saving machine shape, in which e.g. in rotating machines the first body is axially narrow on the one hand due to the shape of the disk and on the other hand the high-energy circumferential area of the air coils is used in a very harmonious way, and the axis approach on both sides of the first body is used to advantage.
  • the at least three air gap sections include magnetic poles, which are each connected via the edges to form a magnetic pole, which is at least so extends over the three air gap sections, is magnetized perpendicular to its air gap interface and preferably around a, in cross section to the direction of movement, slit-shaped yoke body, which forms the core of the 1st body, are attached.
  • claim 23 An embodiment is specified in claim 23.
  • the further development of claim 23 enables the air coil to be held, which brings it stability in the air gap, but is also mounted in such a way that as much conductor of the coil sides as possible is ideally penetrated by the field.
  • a further development consists in that, in addition to the ideal rectangular course of the coil sides, the invention also includes oblique, curved or preferably involute courses of the coil sides to the direction of movement which are suitable for rotating mechanically commutated motors, especially with only one or no air gap portion approaching the axis.
  • this invention means a significant improvement in copper utilization for these winding schemes.
  • the coil sides in their essential parts do not fall below an angle of 30 ° to the direction of movement, since otherwise the effective proportion of the conductor is too small.
  • winding schemes are advantageous which have an essentially rectangular course of the coil sides to the direction of movement.
  • Inference flat ribbon radially opposite, part of the field arrangement, are attached in the air gap.
  • a further development consists in that at least a second disk-shaped body follows the course of the coil evenly spaced in the folded area, e.g. in Fig. 8/9. This has the advantage of large pole faces, a shortening of the air gap. a uniform field distribution and straight field lines.
  • a further development consists in that at least a second disk-shaped body is connected to a return flat band which delimits the fold area on the outside, which, viewed axially, is a return ring for rotating machines.
  • the return flat ribbon carries magnetic poles on the air gap side, which extend transversely to the direction of movement, change in the direction of movement and are preferably magnetized in the direction of the folded edge of the first disk-shaped body, the folded edge of the first body forming a conclusion, as in FIG. 4/5 shown or drawn around them magnetic poles.
  • These magnetic poles of the return flat ribbon are advantageously easy to manufacture.
  • claim 36 An advantageous embodiment is specified in claim 36.
  • the development in claim 36 enables a short bending or folding area of the coil sides, so that very little conductor, in the edge area of the Ith body, lies outside the air gap and the machine is very narrow in the direction of magnetization of the magnetic poles.
  • the field device consists of three elongated. consists of plate-shaped bodies which are connected to one another at one of their two longitudinal edges via a connecting body, which is preferably a flat strip, and the air coils of the winding in the parallel air gap sections preferably run congruently, the coil sides preferably being at right angles to the long side.
  • a connecting body which is preferably a flat strip
  • the air coils of the winding in the parallel air gap sections preferably run congruently, the coil sides preferably being at right angles to the long side.
  • This is a simple, particularly compact, easy-to-assemble machine, with the air coils in the bent or folded conductor area, preferably at right angles to the air gap surface. are held so that the folding area can preferably also be largely limited by a field device.
  • Fig. 1 shows a development of the electrical machine according to Fig. 10 in radial section.
  • the distribution of the air coils 3 can be seen on the basis of the V-shaped partial coils within an air gap section, the air coils being evenly distributed over the circumference of the ith disk-shaped body 6.
  • the permanent magnets 27 of the second disk-shaped body 7 located behind them can be seen in the circumferential area and are furthermore identified by dashed lines, leaving out the winding head area near the axis.
  • FIG. 22 shows a development of the electrical machine in axial section.
  • An older hollow cylindrical body 6 consists of a hollow cylindrical yoke body on the outer surface of which a permanent magnetic body 27 with radial magnetization is attached in full. To a face of the Magnetkö ⁇ ers, spaced slightly apart, a narrow yoke ring is attached, which is firmly connected to the inside of the hollow cylindrical yoke body.
  • the inner body of the lth body is supported on a shaft 1 by two bearings 13 and is nested coaxially in a second hollow cylindrical body 7 and firmly connected to it on one end face.
  • the Ith and 2nd bodies delimit an air gap section. and between their lateral surfaces.
  • Fig. 33 shows an electric linear machine of Fig. 34 in cross section.
  • the plate-shaped bodies 6, 7 are parallel and offset from one another in such a way that they evenly delimit the air gap sections 4 ', 4 "lying parallel to one another.
  • the lth plate-shaped body 6 is a backing plate, around the one outer edge of which in the direction of movement the air coil 3 is folded at 20 and runs in the air gap sections 4 ', 4 ". A coil side can be seen, which is held by 21 in the folding region 18.
  • the second plate-shaped bodies 7 contain the magnetic poles 27.
  • Fig. 37 shows an electric linear machine of Fig. 36 in section. You can see the partial coils of the excitation coils and the two air coils 3, as a rotor with their coil holder 21, on one side of the plate-shaped Iten body 6. The direction of movement is * right-left in the paper plane.

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Abstract

Die erfundene elektrische Maschine ist eine konstruktive Grundform, die eine hochwirksame Luftspulennutzung auf engstem Raum für rotierende und lineare Bewegungen als Motor und Generator ermöglicht. Bei der konstruktiven Grundform handelt es sich um eine Luftspule (3), zu der zwei Spulenseiten gehören, die im Moment maximaler Energieumsetzung gegenüber entgegengesetzten magnetischen Polen (27) verlaufen, sich dabei in ihrer Wirkung ergänzen und die Luftspule keinen Kontakt zu Rückschlußmaterial hat, und sich etwa mittig in einem durch eine Feldeinrichtung (6, 7) gebildeten Luftspalt (4), der aus ein oder mehreren Luftspaltabschnitten (4', 4''...) besteht, befindet und sich relativ zu dieser bewegt, wobei jede Spulenseite durch die Luftspaltabschnitte (4', 4''...) verläuft, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung ihre geometrische Form ändert und um mindestens einen Körper (6) der Feldeinrichtung gebogen oder gefaltet ist und sich insgesamt im wesentlichen im Luftspalt (4) befindet. Dieser Aufbau des Luftspaltes und der darin befindlichen Luftspulen ermöglicht ein Höchstmaß der Erfüllung der von M. Faraday gefundenen Idealbedingungen für die Energieumsetzung bei der Relativbewegung zwischen elektrischem Leiter und Magnetfeld und garantiert höchste quantitative und qualitative Kupferausnutzung innerhalb dieser Luftspulen, und zudem sehr kompakte Maschinen und sich daraus ergebend eine Vielzahl weiterer Vorteile in der Anwendung, in der Fertigung und in den Produktionskosten. Diese Maschinen sind z.B. als Motor für schnellste Stellaufgaben oder als Antrieb für Fahrzeuge und als Generator für Fahrzeuglichtmaschinen oder für Windkraftanlagen mit ihrem höchstem Wirkungsgrad hervorragend geeignet.

Description

Elektrische Maschine
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und 2, die aus einer Luftspaltwicklung mit mindestens einer Luftspule besteht, die keinen Kontakt zu Rückschlußmaterial hat, und jede Luftspule sich gleichzeitig im Wirkungsbereich beider magnetischer Pole befindet. Das bedeutet, daß jede Spulenseite einer Luftspule sich im Moment der maximalen Energieumsetzung im Wirkungsfeld einer Polart befindet und die Polart der beiden Spulenseiten unterschiedlich ist und sich deren Wirkungen in der Luftspule ergänzen (Definition: zweipolige Luftspule), wobei zur Spulenseite auch die feldfreien Leiterbereiche zwischen benachbarten Polen gleicher Polart gehören (Definition: Spulenseite). Zwei Spulenseiten sind direkt oder durch Leiter, zu einer geschlossenen oder offenen Luftspule, verbunden, deren in Bewegungsrichtung liegender Anteil sehr groß ist und deshalb als unwirksamer Leiter, oder wenn er außerhalb des Feldes liegt im allgemeinen als Wickelkopf, bezeichnet wird.
Diese Maschinen sind als rotierende Maschinen mit einem radialen magnetischen Feld z.B. als Glockenläufermotor in DE PS 973 746 bekannt, bei denen der Luftspalt zwischen den Mantelseiten von zwei ineinander geschachtelten Zylindern, von denen der Äußere ein Hohlzylinder ist, besteht, der von einem radialen Magnetfeld durchdrungen wird und in dem sich die Luftspulen jeweils axial erstrecken und relativ zu den miteinander verbundenen Zylindern drehen.
Der Vorteil dieser Maschinen liegt in der Nutzung von hohen Umfangsgeschwindigkeiten und bei Glockenläufern zusätzlich in der einfachen Montage und Fertigung.
Ein Nachteil dabei ist, daß der unwirksame Leiteranteil innerhalb einer Luftspule sehr groß. Ein weiterer Nachteil ist, daß der wirksame Leiteranteil innerhalb einer Luftspule, dann nur noch durch eine axiale Verlängerung der Wicklung erhöht werden kann, die jedoch aus mechanischen Gründen und dann auftretenden Platzproblemen ihre Grenzen hat, und bei Glockenläufern durch die nur einseitige Lagerung der Wicklung besonders stark eingeschränkt ist, so daß ihre maximale Leistung auf unter 100 W begrenzt ist.
Weiterhin sind diese Maschinen in rotierender Form mit einem axialen magnetischen Feld wie in z.B. DE PS 839 062 bekannt, bei denen der Luftspalt zwischen zwei koaxial montierten Scheiben einer luftspaltbegrenzenden Feldeinrichtung besteht, der von einem axialen Feld durchdrungen ist und in dem sich die Luftspulen radial erstrecken und relativ zu den miteinander verbundenen
Scheiben rotieren.
Der Vorteil liegt hier in der geringen axialen Ausdehnung der Maschine.
Jedoch sind die Kupferverluste innerhalb einer Luftspule sehr groß, da eine Verzerrung der
Wickelköpfe vorhanden ist, wobei die achsnahen Wickelköpfe sehr kurz und die im
Umfangsbereich der Maschine überproportional lang sind, so daß der Leiteranteil, der innerhalb einer Luftspule wirksam zur Bewegungsrichtung liegt, klein ist und das Verhältnis zum unwirksamen Leiteranteil ungünstig ist. Der wirksame Leiteranteil wird bei diesen Maschinen zudem noch stark eingeschränkt, da deren Ausdehnung zu unhandlichen Maschinendurchmessern und für Spulenläufer zu Fliehkraftproblemen, aufgrund der großen Wickelkopfmassen im Umfangsbereich, führt.
Zum anderen besteht bei diesen Axial- und Radialfeldmaschinen das Problem, daß die Spulen- und Polweite bei Luftspulen eng mit der Länge der unwirksamen Leiteranteile bzw. mit den Kupferverlusten innerhalb der Luftspule verbunden sind. Um diese gering zu halten, können nur kleine Pol- und Spulenweiten verwendet werden, was jedoch die Nachteile mit sich bringt, daß bei diesen hochpoligen Maschinen die Pole einerseits leistungsschwach sind und andererseits die Wirbelstromverluste innerhalb der Wicklung aufgrund der vielen Polübergänge steigen. Diese Abhängigkeit macht die Maschinenauslegung sehr komlex und schränkt sie stark ein.
Außerdem ist in JP 0550083449 AA ein rotierend arbeitender Axialfeldmotor bekannt, bei dem der Luftspalt zwischen drei koaxial montierten Scheiben, jeweils zwischen der mittleren Scheibe und den beiden äußeren Scheiben besteht, wobei die mittlere Scheibe an ihren beiden Stirnseiten pemanentmagnetische Pole trägt, und jede Luftspule um die äußeren Kanten der mittleren Scheibe mehrfach gefaltet ist und in den Luftspalt beidseitig der mittlerer. Scheibe sich Richtung Achse erstreckt und relativ zu den miteinander verbundenen Scheiben dreht. Die Vorteile dieser Anordnung sind, der relativ geringe Durchmesser bei einer relativ geringen axialen Ausdehnung der Maschine und die beidseitige axiale Annäherung der Wickelköpfe jeder Luftspule. Der wirksame Leiteranteil innerhalb der Luftspule liegt in zwei scheibenförmigen. axial magnetisierten Luftspaltbereichen und die unwirksamen Leiterbereiche liegen im achsnahen- und im Umfangsbereich jeder Luftspule. So liegen hohe Kupferverluste hier vor allem im Umfangsbereich, da jede Spulenseite um eine dicke, doppelte Magnetscheibe, die vorzugsweise noch mit einem Rückschlußkern ausgestattet ist, zweimal gefaltet ist. Hinzu kommt, daß die an sich, aufgrund der hohen Umfangsgeschwindigkeit, hochwirksamen Leiteranteile in diesem Bereich, die wesentlich effektiver sind als die im scheibenförmigen Luftspaltbereich, ungenutzt sind. In der Anwendung als Spulenläufer führen diese ungenutzten Leiterbereiche sogar noch zu Fliehkraftproblemen aufgrund der großen Leitermasse im Umfangsbereich.
Weiterhin sind linear arbeitenden Maschinen bekannt, wie sie in " Elektrische Kleinmotoren". Helmut Moczala, S.218 Bild 9.25, expert-Verlag 1993, für einen elektronisch kommutierten Spulenläufer dargestellt ist. Bei diesen Maschinen besteht der Luftspalt zwischen zwei rechteckigen, langgestreckten Platten einer luftspaltbegrenzenden Feldeinrichtung, deren magnetisches Feld den Luftspalt durchdringt, indem sich die Luftspule quer zur Bewegungsrichtung erstreckt und die Wickelköpfe oder unwirksamen Leiter jeweils an einem Außenrand der Platten liegen.
Bei ihnen hängt das Verhältnis des wirksamen zum unwirksamen Leiteranteil innerhalb einer zweipoligen Luftspule stark von der Maschinenbreite quer zur Bewegungsrichtung ab. Diese Maschinenbreite ist jedoch stark eingeschränkt, da sie zu unhandlichen Maschinen führen würde. So ist die Kupferausnutzung innerhalb einer Luftspule hier sehr ungünstig und die Maschinen nehmen zudem noch viel Raum ein.
Der Erfindung liegt die Erkennntnis zu Grunde, daß diese Maschinen und damit bisher keine elektrische Maschine die. von Michael Faraday gefundenen, Idealbedingungen für die Energieumsetzung bei der Relativbewegung zwischen Leiter und Magnetfeld in Qualität (Rechtwinkligkeitsbedingung zwischen den Vektoren des Leiters, des Feldes und der Geschwindigkeit) und Quantität (Maximierung der Beräge der Vektoren) befriedigend in seiner Gesamtheit für elektrische Maschinen mit zweipoligen Luftspulen umsetzt.
Dies gilt vor allem dafür, daß innerhalb einer zweipoligen Luftspule der Leiteranteil der rechtwinklig zu Bewegungsrichtung liegt, bei rechtwinkliger Durchdringung durch magnetisches
Feld, sehr gering ist.
Will man diesen wirksamen Leiteranteil bei bestehenden Maschinen verbessern, führt das zu unpraktischen Maschinengrößen und ist aufgrund von Fliehkraft- und Schwingungsproblemen begrenzt.
Weiterhin wurden die Qualitätsbedingungen, den Leiter in geschwindigkeitshohen Bereichen zu nutzen und die Nutzung der Vorteile von einer axialen Annäherung der Luftspule, nicht im
Zusammenhan 4gD g Cesehen.
Die konstruktiven Formen bestehender Luftspulenrnaschinen schränken die Umsetzung der von Faraday gefundenen Idealbedingungen sehr ein. was zur Folge hat. daß der unwirksame Leiter innerhalb einer zweipoligen Luftspule sehr groß ist gegenüber dem wirksamen Leiteranteil, so daß die Kupferverluste innerhalb einer Luftspule sehr groß sind.
Diese schlechte Kupferausnutzung, in Qualität und Quantität, innerhalb einer Luftspule der bestehenden Maschinen schränkt die Leistung und den Wirkungsgrad stark ein und hat eine Vielzahl von weiteren Problemen und Nachteilen je nach Anwendung zur Folge.
Diese bestehen in einem erhöhten ohmschen und induktiven Widerstand und einer vergrößerten
Spulenmasse. Dies führt zu Wärmeproblemen, zu großen Maschinenvolumen, zu einer erhöhten elektrischen Zeitkonstante und Anlaufzeitkonstante und führt damit zu geringer Dynamik für
Motoren.
Die erhöhte Anlaufzeitkonstante hat ein langsames Anlaufen zur Folge, was sowohl für Motoren als auch für Generatoren, z.B. für kleine Windkraftanlagen, von Nachteil ist. Verringert man die Kupferverluste innerhalb einer Luftspule durch kleinere Spulen- und Polweiten führt das zu vielpoligen Maschinen geringerer Polstärke, erhöhten Wirbelstromverlusten innerhalb der Wicklung und bei Gleichstrommaschinen zu erhöhtem Kommutierungsaufwand, sowohl bei mechanisch, als auch bei elektronisch kommutierten Maschinen.
Aufgrund der schlechten Leiterausnutzung muß viel Magnetmaterial aufgewendet werden, um eine gewünschte Leistung zu erreichen, so daß der Magnetaufwand bezogen auf die Leistung sehr groß ist.
Zusätzlich erhöht sich die Maschinenmasse und die Maschinenabmessungen im Durchmesser, in der axialen Länge oder in der Ausdehnung quer zur Bewegungsrichtung, was für viele Anwendungen und speziell in Fahr- und Flugzeugen und in der Raumfahrt von Nachteil ist. Die erhöhte Verlustwärme hat eine Leistungsbegrenzung der Maschinen zur Folge. Die Verluste verringern insgesamt den Wirkungsgrad der Maschine, was sich bei der Anwendung als Motor für Batteriebetrieb (z.B. Antrieb in Fahrzeugen wie Gabelstablem, Elektroautos und -booten) und als Generator für die Einspeisung in eine Batterie (z.B. Fahrzeuglichtmaschine, kleine Windgeneratoren) besonders nachteilig auswirkt.
So besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine kompakte hocheffektive elektrischen Maschine zu schaffen, die die Vorzüge der bestehenden Maschinen ebenfalls bietet und darüberhinaus die Möglichkeit schafft, die Faraday'schen Idealbedingungen in einem weit aus höherem Maß zu realisieren als die bekannten Maschinen. Das bedeutet die Leiterausnutzung innerhalb einer zweipoligen Luftspule auf engstem Raum in Qualität und Quantität zu erhöhen und dabei praktische, kompakte Maschinenabmessungen zu erreichen. Anders ausgedrückt, ist das Verhältnis des wirksamen zum unwirksamen Leiteranteil innerhalb einer zweipoligen Luftspule auf engstem Raum zu erhöhen, so daß mehr Leiter innerhalb einer Luftspule wirksam im Feld liegt, daß mehr Leiter rechtwinklig zum Feld liegt und daß mehr Leiter innerhalb des Feldes die Möglichkeit hat, auf engem Raum rechtwinklig zur Bewegungsrichtung zu liegen (in Abhängigkeit der Wickelvorschrift). Darüberhinaus soll bei rotierenden Maschinen die axiale Annäherung der Luftspule vorteilhaft eingesetzt werden, in dem sie insgesamt innerhalb einer Luftspule eine Vergrößerung des wirksamen Leiteranteiles bewirkt, und die Nutzung der hohen Umfangsgeschwindigkeiten soll mit den Vorteilen der axialen Annäherung verbunden werden, und insgesamt soll eine größere Flexibilität der Maschinenauslegung in einem großen Spektrum von Leistungsklassen und Anwendungsgebieten erreicht und die zuvor genannten Probleme und Nachteile der bekannten Maschinen gelöst werden.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 oder 2.
Die erfindungsmäßige elektrische Maschine hat einen Luftspalt oder einen Luftspalt, der aus mehreren Luftspaltabschnitten besteht, der im wesentlichen von einer Feldeinrichtung begrenzt ist. die mindestens aus jeweils ein oder mehreren Iten und 2ten Körpern besteht, die benachbart angeordnet sind und die sich im Luftspalt gegenüber liegen, wobei zu mindestens einer der einander zugewandten Seiten magnetischen Pole gehören, die senkrecht zum Luftspalt magnetisiert sind, sich quer zu einer Bewegungsrichtung, im wesentlichen über den vollen Luftspalt, jeweils als ganzen Pol oder in Teilpole unterteilt, erstrecken, in Bewegungsrichtung wechseln und deren Feld im wesentlichen gradlinig, innerhalb des Polflächenbereiches jedes Poles, von einer Grenzfläche des Luftspaltes zur gegenüberliegenden Grenzfläche verläuft, zu der entweder auch magnetische Pole gehören und/oder die mindestens vorwiegend aus Rückschlußmaterial besteht. Weiterhin gehört zu der elektrischen Maschine mindestens eine zweipolige Luftspule oder eine Wicklung mit zweipoligen Luftspulen, die keinen Kontakt zu Rückschlußmaterial hat, sich im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung etwa mittig im Luftspalt befindet, sich gleichmäßig vom Iten und 2ten Köφer beabstandet im Luftspalt erstreckt und sich relativ zur Feldeinrichtung bewegt, und dabei jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule die Bewegungsrichtung quert, und am äußeren Rand des Luftspaltes mit einer anderen Spulenseite direkt oder über unwirksame Leiter zu mindestens einen Luftspule verbunden ist. In der Lösung der Aufgabe besteht der Luftspalt, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, aus mindestens zwei benachbarten Luftspaltabschnitten, von denen jeweils zwei benachbart zueinander liegen und mit einer ihrer Luftspaltgrenzflächen, die zum Iten Köφer gehören, an der so bestehenden gemeinsamen Kante aneinanderstoßen. Jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule verläuft durch alle Luftspaltabschnitte des Luftspaltes, wobei sie an jeder dieser Kanten ihre geometrische Form ändert, und jede Spulenseite dabei eine Biegung oder Faltung um den Iten Köφer vollzieht, und jede Spulenseite im wesentlichen im Luftspalt verläuft. Alternativ kann man hier auch sagen, daß jede Spulenseite, bei ihrem Verlauf durch den Luftspalt, an der Kante gebogen oder gefaltet wird, und jede Spulenseite im wesentlichen im Luftspalt verläuft. Noch eine andere Alternative ist hier, daß die Luftspule an der Kante ihr geometrisches Kontinuum höchstens zwei mal ändert und jede Spulenseite im wesentlichen im Luftspalt verläuft, wobei ein gomerisches Kontinuum eine Reihe von miteinander verbundenen Punkten ist, die ein geometrisches Gebilde ergeben (z.B. Gerade, Kreis). In einer anderen Lösung der Aufgabe besteht der Luftspalt, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, aus mindestens einem bogenförmigen Luftspaltabschnitt, in dem sich jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule mindestens im wesentlichen in der vollen Bogenlänge erstreckt, und die durch die Luftspaltabschnitte des Luftspaltes und im wesentlichen im Luftspalt verläuft.
Durch die beschriebene Art des Luftspaltverlaufes und der Spulenführung, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, wird eine für die Maschine raumsparende Richtungsänderung des Luftspaltes und der Luftspulen erreicht, bei der die Spulenseiten im wesentlichen im Luftspalt liegen, wodurch sich das Verhältnis des wirksamen Spulenanteiles zur Spulenweite bz . zum unwirksamen Leiteranteil innerhalb einer Luftspule, wesentlich verbessert, und so innerhalb der Luftspule sehr viel Leiter auf engstem Raum hochwirksam für die Energieumsetzung ist. so daß das Magnet- und Leitermaterial besser genutzt ist. Und die Erfindung ganz neue
Maschinenformen beinhaltet.
Diese Art der Biegung oder Faltung ermöglicht eine vorteilhafte axiale Annäherung der
Spulenseiten im Sinne der Faraday'schen Idealbedingungen.
Durch die Erfindung wird das Anwendungsspektrum der elektrischen Maschinen des
Oberbegiffes des Iten Anspruches stark erweitert und darüberhinaus werden neue
Leistungsbereiche erschlossen. Weiterhin ermöglicht das grundlegend die Lösung aller Probleme der Aufgabenstellung.
Zu der in dem Hauptanspruch und in dem Nebenanspruch erfundenen elektrischen Maschine sind die wichtigsten Weiterbildungen in den Unteransprüchen 3 bis 37 beschrieben, so wie hier folgend in ausführlicher Weise:
Bei der Betrachtung des Verlaufes des Luftspaltes ist im Folgenden immer die Sicht, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, gemeint.
Mit dem Begriff Feldeinrichtung sind alle Teile der elektrischen Machine gemeint, die der Erzeugung, Speicherung, Leitung und Begrenzung des magnetischen Feldes innerhalb der Maschine dienen, wobei das, luftspaltbegrenzende lte und 2te Köφer. luftspaltbegrenzende Köφer im Faltbereich der Luftspule, einseitig des Leiters im Faltbereich angebrachte magnetische Pole, die keine direkte gegenüberliegende Luftspaltbegrenzung haben, und Verbindungsköφer zwischen 1 tem und 2tem Köφer sind.
Neben der vorzuziehenden Möglichkeit, den magnetischen Kreis über einen Rückschluß des Iten und 2ten Köφers zwischen benachbarten magnetischen Polen zu schließen, gibt es auch die Möglichkeit den magnetischen Kreis über Verbindungsköφer. aus vorwiegend Rückschlußmaterial, zwischen im Luftspalt gegenüberliegenden Polbereichen des Iten und 2ten Köφers zu schließen, wobei als Verbindungsköφer z.B. bei rotierenden Maschinen bevorzugt die Achse oder Welle zu nennen ist. Eine solche Möglichkeit kommt in Betracht, wenn benachbarte magnetische Pole eines Iten oder 2ten Köφers voneinander beabstandet und. mindestens im Polbereich, magnetisch isoliert voneinander aufgebaut sind. Dies ist der Fall. wenn zwischen den Polen Schlitze eingebracht werden, die der Durchleitung von Kühlmittel, zur Kühlung der Wicklung, dienen. Zweckdienlich sind diese Schlitze zur Bewegungsrichtung hin angeschrägt, so daß sie gleichzeitig als Propeller das Kühlmittel fördern.
Als Rückschlußmaterial ist ferromagnetisches Material, aus Fertigungs- und Kostengründen, zu bevorzugen. Eine Weiterbildung besteht darin, daß der mindestens eine bogenförmige Luftspaltabschnitt kreisbogenförmig ist. Kreisbogenförmige Luftspaltabschnitte bieten eine sehr harmonische und effektive Feldverteilung.
Bei einer Weiterbildung dessen, ist der lte Köφer, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, ein Kreis oder ein Teilkreis, der bevorzugt ein Rückschluß ist und der 2te Köφer den Iten Köφer konzentrisch gleichmäßig beabstandet im wesentlichen umgibt, wobei der 2te Köφer einen durchgehenden Schlitz in Bewegungsrichtung, zur Durchführung der Spulenhalterung, aufweist. Die Luftspule ist kreisförmig um den Iten Köφer gebogen. Diese Weiterbildung hat den Vorteil einer gleichmäßigen Feldverteilung über den gesamten Luftspalt, wenn die magnetischen Pole, die bevorzugt zum 2ten Köφer gehören, radial magnetisiert sind.
Bei einer anderen Weiterbildung ist der mindestens eine bogenförmige Luftspaltabschnitt ungleichmäßig gebogen und vorteilhafterweise ellipsenförmig. Diese Form bietet für den Luftspalt bzw. diesen Luftspaltabschnitt auch eine sehr harmonische und lückenlose Feldverteilung in Verbindung mit einer vorteilhaften Raumnutzung.
Umfaßt der ellipsenförmige Luftspalt einen Hauptscheitel und zwei Nebenscheitel ergibt das für eine rotierende Maschine eine günstige Trommelform, bei der viel Leiter einer Spulenseite im Umfangsbereich liegt und gleichzeitig die günstige Achsannäherung durch die Leiter im Bereich der beiden Nebenscheitel erreicht wird.
Ist der ellipsenförmige Luftspalt in der Ellipsenform flach ausgelegt, mit einem Nebenscheitel und zwei Hauptscheiteln, ergibt das eine sehr platzsparende Maschinenform, bei der z.B. bei rotierenden Maschinen der lte Köφer einerseits aufgrund der Scheibenform axial schmal ist und andererseits auch der energiereiche Umfangsbereich der Luftspulen auf sehr harmonische Weise genutzt wird, und die Achsannäherung beidseitig des Iten Köφers so vorteilhaft genutzt wird.
Eine Weiterbildung ist. daß sich die gesamte Luftspule im wesentlichen innerhalb des Luftspaltes befindet.
So werden auch die Wickelköpfe noch teilweise genutzt, so daß sich die Kupferausnutzung der Luftspule verbessert.
Bei einer Weiterbildung ist die Luftspule, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, um eine Kante des Iten Köφers gebogen oder gefaltet, die durch den Schnittpunkt zweier Grenzflächen zweier gerader, unter einem Winkel kleiner als 180° zueinander liegender Luftspaltabschnitte gebildet ist und jede Spulenseite mindestens in den Luftspaltabschnitten beidseitig der Kante verläuft. Das hat den Vorteil, daß die Spulenseiten quer zur Bewegungsrichtung weniger Raum einnehmen, was eine kompaktere Maschine ergibt und der Faltbereich der Luftspule sehr kurz ist, wobei der wesentliche Teil einer Spulenseite innerhalb des Feldes liegt. Eine Weiterbildung besteht darin, daß mindestens ein bogenförmiger mit einem geraden, benachbarten Luftspaltabschnitt, mit einer ihrer zum 1 ten Köφer gehörenden Grenzflächen, eine Kante bildend, aneinanderstoßen. So wird erreicht, daß ein großer Leiteranteil jeder Spulenseite auch beim Übergang von einem bogenförmigen Luftspaltabschnitt in den benachbarten geraden Luftspaltabschnitt im Luftspalt liegt und durch die konstruktive Variante weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ermöglicht werden.
Eine Weiterbildung der beiden vorangegangenen Weiterbildungen ist, daß die Kante zweier aneinanderstoßender Grenzflächen, die zum Iten Köφer und zu zwei benachbarten Luftspaltabschnitten gehören, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, abgerundet ist. Dies begünstigt eine gleichmäßige Feldverteilung und vermeidet z.B. Sättigungserscheinungen in so einem Rückschlußbereich.
Bei einer anderen Weiterbildung gehen benachbarte, aneinanderstoßende Luftspaltabschnitte direkt und lückenlos ineinander über, so daß beide Grenzflächen des Luftspaltes in diesem
Bereich durchgehend sind. So wird eine maximale Durchdringung jeder Spulenseite durch magnetisches Feld im Bereich der Kante erreicht.
Liegt ein kreisbogenförmiger zu einem geraden Luftspaltabschnitt auf diese Weise benachbart zueinander, erreicht man damit günstige, raumsparende und leicht zu fertigende Formen für die
Köφer der Feldeinrichtung.
Solche und ähnliche günstigen geometrischen Formen erreicht man in der in Anspruch 10 beschriebenen Weiterbildung. Hier ist noch eine weitere vorteilhafte Variante zu nennen, die aus einem geraden Luftspaltabschnitt der an einer oder an beiden seiner Enden in einen bogenförmigen Luftspaltabschnitt übergeht.
In allen dieser Ausgestaltungen können vorteilhafter Weise Scheiben oder Zylinder als
Fertigungsgrundlage genommen werden, wobei sich diese Formen auch leicht montieren lassen.
Eine besonders kostengünstige und einfach herzustellende, grundlegende Weiterbildung ist in Anspruch 11 beschrieben, bei der die gebogenen und gefalteten Leiteranteile jeder Spulenseite sehr kurz sind, aufgrund des sehr schmalen, schlitzförmigen Iten Köφers. Vorzugsweise ist die Kante des schlitzförmigen Köφers im Faltbereich abgerundet ausgeführt. so daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung eine halbkreisförmige Kante gebildet ist. Das hat den Vorteil einer gleichmäßigen Feldverteilung im Rückschluß, so daß keine Sättigungserscheinungen auftreten und das Feld der magnetischen Pole, die vorzugsweise auch im Faltbereich der Spulenseiten fortgesetzt sind, auch den Faltbereich ganz oder teilweise durchdringt und ungeschwächt vom Rückschluß aufgenommen wird.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß der Luftspalt, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, aus mehreren aneinanderstoßenden Luftspaltabschnitten besteht, die gerade oder bogenförmig sind. durch die jede Spulenseite verläuft und die dabei mindestens eine Links und eine Rechtsbiegung vollzieht. Dies hat den Vorteil, daß die Spulenseite auf engem Raum sehr lang ist und durch das Verhältnis wirksamer Leiter zum unwirksamen Leiter der Luftspule sehr groß ist. Eine Weiterbildung dessen besteht darin, daß drei gerade Luftspaltabschnitte, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, parallel zueinander verlaufen und jede Spulenseite durch alle drei Luftspaltabschnitte verläuft, indem sie einen Linksbogen und einen Rechtsbogen vollzieht, wenn sie von einem Abschnitt in den benachbarten verläuft. Diese Faltmethode der Spulenseiten ist sehr platzsparend und effektiv.
Eine andere Weiterbildung dessen besteht darin, daß drei gerade Luftspaltabschnitte, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, benachbart zueinander liegen, durch die jede Spulenseite nacheinander verläuft, wobei zwei Luftspaltabschnitte parallel zueinander liegen und der dritte Luftspaltabschnitt dazu einen Winkel von 90° einnimmt. Bei rotierenden Bewegungen hat das den Vorteil, daß viel Leiter im geschwindigkeitshohen Umfangsbereich liegt und gleichzeitig ein Wickelkopf im achsnahen Bereich sehr kurz ist. Die Glockenform hat hierbei mechanische und fertigungstechnische Vorteile.
Eine Weiterbildung ist, daß im gefalteten Bereich der Luftspule einseitig magnetische Pole angebracht sind, deren Feld nicht im wesentlichen gradlinig von der Polfläche zur gegenüberliegenden Grenzfläche im Luftspalt verläuft. Auch diese Nutzung des Faltbereiches der Spulenseiten ist vorteilhaft, besonders wenn sie im Umfangsbereich einer rotierenden Maschine liegen.
Eine andere Weiterbildung diesbezüglich besteht darin, daß auch die gefalteten oder die gebogenen Leiter der Spulenseiten im Faltbereich vom Feld durchdrungen sind, was im wesentlichen gradlinig verläuft. Dies ist vorteilhaft, weil man damit die maximale Energieumsetzung, bezogen auf die Qualität der Felddurchdringung des Leiters, erreicht.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, mindestens zwei benachbarte Luftspaltabschnitte des Luftspaltes, in ihren zu dem 1 ten Köφer gehörenden und aneinanderstoßen Grenzflächen magnetische Teilpole enthalten, die über die gemeinsame Kante hinaus einen gemeinsamen, durchgehenden Pol bilden, der rechtwinklig zu seiner Luftspaltgrenzfläche magnetisiert ist. Dies hat den Vorteil, daß auch ein Faltbereich der Spulenseiten im Bereich der Kante der aneinanderstoßenden Grenzflächen auf einfach herzustellende Weise vom Feld durchdrungen ist und die magnetischen Pole des Iten Köφers großflächiger und damit leistungsstärker sind.
Eine platzsparende und einfach herzustellende Ausgestaltung der vorhergehenden Weiterbildung liegt darin, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung zu den Grenzflächen, des Iten Köφers, der mindestens drei Luftspaltabschnitte magnetische Pole gehören, die über die Kanten jeweils zu einem magnetischen Pol verbunden sind, der sich so mindestens über die drei Luftspaltabschnitte erstreckt, rechtwinklig zu seiner Luftspaltgrenzfläche magnetisiert ist und vorzugsweise um einen, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, schlitzförmigen Rückschlußköφer, der den Kern des 1 ten Köφers bildet, angebracht sind.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 17 angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 17 ermöglicht einen flexiblen Maschinenaufbau, bei der die Maschinenabmessungen und die Größe der verwendeten Pole an die Anforderungen angepaßt werden können.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 18 angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 18 ermöglicht einen schmalen Maschinenaufbau und die Verwendung von großen, einfach herzustellenden, leistungsstarken Polen im verbindenden Luftspaltabschnitt. die nicht zum Iten Köφer gehören, und ist eine grundlegende Variante bei der Ausgestaltung für viele Weiterbildungen.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, der 2te Köφer mindestens teilweise um den Faltbereich oder einen gebogenen Leiterbereich der Luftspule, dem Spulenverlauf in gleichmäßigem Abstand folgend, herumgezogen ist und damit auch in diesem Bereich eine luftspaltbegrenzende Feldeinrichtung bildet. Dies ermöglicht eine optimale Durchdringung des Leiters mit magnetischem Feld, wobei sich die Polflächen um den herumgezogenen Bereich vergrößern, wenn zum 2ten Köφer magnetische Pole gehören, so daß die Maschine ingesamt auch wesentlich leistungsstärker wird.
Eine andere Weiterbildung besteht darin, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung mindestens ein 2ter Köφer, im Kantenbereich eines Iten Köφers. um den die Luftspule gebogen oder gefaltet ist, mit einem Rückschlußflachband, mit seiner in Bewegungsrichtung verlaufenden Außenkante, verbunden ist. das mindestens in diesem Spulenbereich die Luftspule einseitig begrenzt.
Bei einer Ausgestaltung dessen, trägt das Rückschlußflachband luftspaltseitig magnetische Pole. die bevorzugt Richtung der Kante oder des Rückschluß des Iten Köφers magnetisiert sind. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, daß auf kostengünstige und einfach herzustellende Weise auch der Spulenbereich im Bereich einer Kante des Iten Köφers genutzt wird und darüberhinaus bei einer anderen Ausgestaltung das Rückschlußflachband noch einen sich anschließenden weiteren Luftspaltabschnitt einseitig begrenzt, was in Verbindung mit Patentanspruch 18 z.B. in Figur 4 eine Anwendung findet.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß mehrere Maschinen aneinander grenzen, fest miteinander verbunden sind und dabei einen gemeinsamen 2ten Köφer der Feldeinrichtung nutzen, wodurch. im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, bei einer Ausgestaltung, mit einem gemeinsam genutzten Rückschluß, insgesamt ein Rückschluß eingespart wird und bei einer anderen Ausgestaltung der gemeinsame 2te Köφer ein permanentmagnetischer Köφer ist, von dem jede der aneinandergrenzenden Maschinen einen der beiden Pole verwendet, was insgesamt einen magnetischen Pol und einen Rückschluß einspart.
In der Regel sind lte und 2te Köφer fest miteinander verbunden und bewegen sich gleichförmig miteinander, mit einer Ausnahme, bei der sie nur magnetisch gekoppelt sind, so daß Ungleichförmigkeiten zeitweise entstehen. Dies ist eine vorteilhafte Weiterbildung bei z.B. trommelformigen Iten und 2ten Köφern.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß die Bewegung linear verläuft.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß die Bewegung rotierend, relativ um eine Achse oder Welle, ist.
Weiterbildungen bestehen darin, daß die Erfindung als Synchronmaschine mit Drehstrom, oder mit Wechselstrom oder mit mechanisch oder elektronisch kommutieπem Gleichstrom arbeitet.
In einer Weiterbildung ist die Wicklung aus Luftspulen als Wanderfeldwicklung aufgebaut.
Weiterbildungen bestehen darin, daß die magnetischen Pole des Erregerfeldes in ausgeprägter Form permanentmagnetisch und in einer anderen elektromagnetisch sind.
Die erfundene elektrische Maschine wandelt elektrische Energie in mechanische Energie (Motor) und/oder mechanische Energie in elektrische Energie (Generator).
Eine Weiterbildung arbeitet als Spulenläufer, bei einer anderen Weiterbildung ist die Feldeinrichtung der Läufer.
Eine Ausgestaltung ist in Patentanspruch 23 angegeben. Die Weiterbildung des Patentanspruches 23 ermöglicht eine Halterung der Luftspule, die ihr Stabilität im Luftspalt bringt, aber auch so gelagert ist, daß möglichst viel Leiter der Spulenseiten ideal vom Feld durchdrungen ist.
Weitere Ausgestaltungen sind im Patentanspruch 24 angegeben. Die Weiterbildung in Patentanspruch 24 ermöglicht, daß die Spulenseiten vollkommen im Luftspalt liegen und die Spulenhalterung in einem für die Energieumsetzung unwirksamen Leiterbereich der Luftspule angebracht ist. Weitere Ausgestaltungen sind im Patentanspruch 25 angegeben. Die Weiterbildungen in Patentanspruch 25 ermöglichen die Nutzung der hocheffektiven Spulennutzung für verschiedene Anwendungen.
Eine Weiterbildung ist, daß bei rotierenden Maschinen, die sich der Achse oder Welle annähernde Luftspaltabschnitte haben, die Luftspule in diesen, axial gesehen, allgemein V- fÖrmig verläuft. Entsprechend dieses allgemein V-förmigen Verlaufes und in Abhängigkeit vom Wicklungschema sind auch die magnetischen Pole in diesem Bereich, axial gesehen segmentförmig, spitz zulaufend im achsnähesten Bereich, und dabei voneinander beabstandet oder segmentförmig dicht aneinanderliegend ausgeführt. Diese Weiterbildung ermöglicht eine Verkürzung der unwirksamen Leiter oder Wickelköpfe.
Eine Weiterbildung ist, daß die Spulenseiten im wesentlichen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung verlaufen, da das die maximale Energieumsetzung ermöglicht. Das bedeutet für rotierende Maschinen, die sich der Achse oder Welle annähernde Luftspaltabschnitte und Faltbereiche der Luftspulen haben, die nicht rechtwinklig zur Achse liegen, daß die Spulenseiten. die die Schenkel des V's sind, im wesentlichen radial projiziert verlaufen. Verläuft der Luftspaltabschnitt rechtwinklig zur Achse, verlaufen die Spulenseiten in diesem Bereich radial. Im Umfangsbereich verlaufen die Spulenseiten vorzugsweise axial.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß neben dem idealen rechtwinkligen Verlauf der Spulenseiten die Erfindung auch schräge, gebogene oder vorzugsweise evolvente Verläufe der Spulenseiten zur Bewegungsrichtung umfaßt, die für rotierende mechanisch kommutierte Motoren, vor allem mit nur einem oder gar keinem sich der Achse annäherdem Luftspaltanteil. Verwendung finden, und diese Erfindung auch für diese Wicklungsschemata eine erhebliche Verbesserung der Kupferausnutzung bedeutet. Jedoch ist es vorteilhaft, daß die Spulenseiten in ihren wesentlichen Teilen einen Winkel von 30° zur Bewegungsrichtung nicht unterschreiten, da sonst der wirksame Anteil des Leiters zu gering ist. Für die meisten Weiterbildungen sind Wicklungsschemata vorteilhaft, die ein im wesentlichen rechtwinkligen Verlauf der Spulenseiten zur Bewegungsrichtung haben.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß die allgemein V-förmigen Spulenabschnitte zu einer zweischichtigen Gleichstromwicklung gehören, dessen Spulenseiten im achsfernen Leiterbereich radial und im achsnächsten Leiterbereich bevorzugt evolvent oder schräge zur Bewegungsrichtung verlaufen, wobei die Spulenschenkel des V's einer Luftspule unterschiedlichen Schichten angehören. Das hat einerseits den Vorteil, daß sehr viele Spulenseiten dicht nebeneinander liegend die Luftspaltfläche gut nutzen, und daß der Luftspalt auch die achsnähesten Leiterbereiche beinhaltet, deren wirksamer Anteil so auch genutzt werden können. So eine Wicklung ist z.B. mit der Welle verbunden ein hocheffektiver Stellmotor. Bei einer Weiterbildung sind die, axial gesehen, allgemein V-förmigen Spulenteile der mindestens einen Luftspule in einem sich der Achse annähernden Luftspaltabschnitt deckungsgleich oder in der Projektion deckungsgleich mit den V-förmigen Spulenteilen eines gegenüberliegenden Luftspaltabschnittes derselben geschlossenen Luftspule. So ein symmetrischer Aufbau vereinfacht die Herstellung und verursacht eine ausgewogene Spannungsund Kraftverteilung in der Luftspule.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß die Spulenseiten nach dem Prinzip einer Wellenwicklung miteinander verbunden sind und dabei n=3+2m Pole umfassen, wobei m eine ganze Zahl (m=0, 1,2,3...) ist und die Wicklung nur einen Teil des Iten Köφers in Bewegungsrichtung umfaßt. Diese Anordnung ist vor allem bei rotierenden Maschinen vorteilhaft, da die Teilwicklungen sich einfacher herstellen und montieren lassens. wobei mindestens zwei solcher Teilwicklungen, um den Iten Köφer zusammengefügt, eine Gesamtwicklung ergeben.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß die Fläche der Luftspule im Luftspalt oder im Luftspaltabschnitt in etwa der Fläche des ihr gegenüberliegenden magnetischen Poles entspricht. Dies ermöglicht eine maximale Energieumsetzung z.B. im Generatorbetrieb.
Bei einer Weiterbildung liegen die. axial gesehen, allgemein V-förmigen Spulenabschnitte dicht nebeneinander über dem Umfang des Iten Köφers verteilt, wobei benachbarte Luftspulen zu verschiedenen Wicklungssträngen gehören und/oder einen unterschiedlichen Wickelsinn haben. So ist die ganze Luftspaltfläche vorteilhafterweise mit Luftspulen und magnetischen Polen voll belegt.
Bei einer Weiterbildung dessen gehören die nebeneinander liegenden Luftspulen zu einem Elektronikmotor, bei dem sechs geschlossene Luftspulen zu drei Strängen zusammengeschaltet sind und in jedem Luftspaltabschnitt der Luftspule mindestens einseitig acht Polen gegenüber liegen und in den Spulenbereich elektronische Sensoren eingebracht sind, um die Läuferstellung für die elektronische Regelung zu ermitteln. Bevorzugt ist der Motor mit zwei Spulenschichten aufgebaut, die zueinander in Bewegungsrichtung verdreht sind. Dies ist ein hocheffektiver. stromsparender Antriebsmotor mit geringsten Gleichlaufschwankungen für z.B. Tonbandgeräte. Plattenspieler oder Diskettenlaufwerke.
Bei einer anderen Weiterbildung sind die, axial gesehen, allgemein V-förmigen Spulenteile. mindestens eines, sich der Achse annähernden Luftspaltabschnittes. einander überlappend angeordnet, wobei vorzugsweise der achsnahe Bereich mehrlagig und der Feldbereich bevorzugt ein- oder zweilagig ausgeführt ist. So ist die Luftspaltfläche durch mehr Spulenseiten belegt, ohne daß die Luftspaltbreite steigt und die kurzen Wickelkopfleiter oder unwirksamer Leiter im energieschwachen achsnahen Bereich liegen. Bei einer Weiterbildung dessen sind die geschlossenen Luftspulen mit mehreren Windungen. innerhalb einer zweischichtigen Gleichstromwicklung, über den Umfang des Iten Köφers. um einen Kommutatorschritt nach jedem Umlauf verdreht, verteilt und vorzugsweise über einen Kommutator miteinander verschaltet. Im axialen Bereich ist die Wicklung mehrschichtig überlappend, so daß dieser Spulenbereich aus dem Feldbereich ausgespart ist. Dies ist ein hocheffektiver Stell- und Servo- und Schrittmotor, der höchste Beschleunigungen bei höchsten Drehmomenten und geringsten Gleichlaufschwankungen als Spulenläufer erreicht.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß in sich der Achse oder Welle annähernden Luftspaltabschnitten, axial gesehen, mindestens die eine Luftspule als Durchmesserwicklung ausgeführt ist, wobei es vorteilhaft ist mindestens eine weitere z.B. eine zweite Durchmesserwicklung 90° verdreht dazu anzubringen und diese sich in achsnähe überlappen. Dies ist ein besonders preisgünstig herzustellender Motor, mit einfach herzustellenden Luftspulen, der mit vergleichsweise herkömmlichen Durchmesserwicklungen eine hohe Leiterausnutzung, einen hohen Wirkungsgrad und ein hohes Drehmoment hat. und der auch für Kleinstantriebe mit platzsparendem Scheibenaufbau wie z.B. für Uhren Verwendung findet.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß mindestens die eine Luftspule mit einer Achse oder Welle verbunden ist, z.B. bei einer Spulenläuferausführung.
Bei einer Ausgestaltung dessen ist die Achse als Hohlachse ausgeführt, z.B. bei einer Spulenständerausführung wie bei einem Fahrradnabendynamo vorteilhaft ist.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß der 2te Köφer eines sich der Achse annähernden Luftspaltabschnittes, axial gesehen, als Ring ausgeführt ist, der mit seinem inneren Rand zur Achse oder Welle einen Abstand zur Durchführung der Spulenhalterung hat. So kann auch der energiereiche Umfangsbereich der Luftspule genutzt werden, wobei der energieärmere achsnahe Bereich, mit seinem Wickelkopf oder seinen in Bewegungsrichtung liegenden Leitern, zur Spulenhalterung dient.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß mindestens die eine Luftspule als Gleichstromwicklung ausgeführt ist, die über einen Kollektor oder direkt auf der Wicklung kommutiert ist. so daß die Vorteile der hohen Spulennutzung und des kompakten Aufbaues auch in dieser Wicklungsart den Einsatzbereich dieser Maschinen erweitert.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß im Luftspalt oder mindestens in einem Luftspaltabschnitt beidseitig magnetische Pole angebracht sind. Das hat den Vorteil eines stärkeren Feldes im Luftspalt oder im Luftspaltabschnitt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 28 angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 28 hat den Vorteil, daß nahezu die gesamte Länge der Spulenseiten im Luftspalt liegen, da die gefalteten Leiter sehr kurz sind. Weitere Vorteile sind ein großes Drehmoment bei verhältnismäßig kleinem Durchmesser und einem sehr schmalen axialen Aufbau. Bei einer Weiterbildung dessen besteht die Feldeinrichtung aus drei kreirunden Scheiben, von denen die erste Scheibe eine dünne Rückschlußscheibe gleichmäßiger Dicke ist, und die magnetischen Pole des 2ten Köφers sich radial erstrecken und axial magnetisiert sind. Die drei Scheiben sind mit der Achse oder Welle fest verbunden. Die Welle oder Achse ist in einem Gehäuse, was die Feldeinrichtung umgibt, drehbar gelagert, wobei mindestens eine Luftspule in ihrem Umfangsbereich über eine Halterung mit dem Gehäuse verbunden ist. Diese Weiterbildung hat den Vorteil einer besonders kurzen axialen Länge und ist zu dem einfach und kostengünstig herzustellen.
Bei einer Ausgestaltung der beiden vorrangegangerien Weiterbildungen wird auch der Leiter im Umfangsbereich von einer Feldeinrichtung, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, seiner Länge nach mindestens teilweise umschlossen und dabei vom Feld durchdrungen. Verschiedene Weiterbildungen dazu sind in den Patentansprüchen 15,19.21 beschrieben, und in den Figuren 3/9 dargestellt. Diese Ausgestaltung hat eine weitere Erhöhung der Spulenausnutzung und damit eine weitere Verbesserung der Maschineneigenschaften zur Folge.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist in Patentanspruch 29 angegeben. Bei einer Weiterbildung nach Patentanspruch 29, wie sie z.B. in Fig.14 dargestellt ist, liegen die Vorteile in einer erhöhten Leistung und einem größeren Drehmoment im Vergleich zur Maschine mit einer einfachen Rückschlußscheibe als Iten Köφer.
Eine Weiterbildung dessen, wie in Fig.8 dargestellt, besteht darin, daß die Feldeinrichtung, die den Leiter im Faltbereich und Umfangsbereich der Luftspule seiner Länge nach mindestens teilweise umschließt, so gestaltet ist, daß die magnetischen Pole auf dem Iten scheibenförmigen Köφer um die Außenkante des innenliegenden schlitzförmigen Rückschlußköφers des 1 ten Köφers herumgezogen sind und dabei vorzugsweise dem Biegeradius der Luftspule in dem Faltbereich entsprechend magnetisiert sind. Hierbei ist der Magnetaufwand, um den Umfangsbereich der Luftspule zu durchdringen, gering, was zusätzlich vorteilhafterweise zu großflächigen Polen des Iten Köφers führt, die sich über beide Luftspaltabschnitte erstrecken, und die Effektivität so sehr hoch ist.
Eine andere Weiterbildung dessen, wie in Fig.4 dargestellt, besteht darin, daß die Feldeinrichtung, die den Leiter im Faltbereich und Umfangsbereich der Luftspule seiner Länge nach mindestens teilweise umschließt, in diesem Bereich mit der in Bewegungsrichtung liegenden Außenkante des schlitzförmigen Rückschlußköφers des Iten Köφers mit einem in Bewegungsrichtung liegenden schmalen Rückschlußflachband, das bevorzugt im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, flach oder halbkreisförmig und axial gesehen ein ringförmiger Köφer ist, verbunden ist, dessen Breite in etwa der Breite des Iten Köφers. in Magnetisierungsrichtung, entspricht, wobei das Rückschlußflachband zu den Stirnseiten der magnetischen Pole des Iten
Köφers beabstandet angebracht ist, und weitere magnetische Pole in dem, dem
Rückschlußflachband radial gegenüberliegenden, Teil der Feldanordnung, im Luftspalt angebracht sind.
Bei einer Ausgestaltung dessen trägt der lte scheibenförmige Köφer auf beiden Stirnseiten magnetische Pole, wobei das Rückschlußband etwa mittig mit dem Rückschlußköφers der Iten
Köφers verbunden ist.
Bei einer anderen Ausgestaltung dessen trägt der lte scheibenförmige Köφer einseitig magnetische Pole, wobei das Rückschlußband an einer seiner Außenkanten mit dem
Rückschlußköφer, des Iten Köφers, verbunden ist.
Der Vorteil der Weiterbildung und ihren Ausgestaltungen ist, daß die Maschine relativ schmal ist, dabei der vom Feld durchdrungene Leiterbereich im Umfangsbereich jedoch so lang und effektiv ist, daß die Maschine eine große Leistung und ein großes Drehmoment hat. Die magnetischen Pole im Umfangsbereich sind relativ groß, da sie außerhalb der Luftspule liegen. was die Leistung zudem steigert.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß mindestens ein 2ter scheibenförmiger Köφer im Faltbereich dem Spulenverlauf gleichmäßig beabstandet folgt, wie z.B. in Fig.8/9. Dies hat den Vorteil von großen Polflächen, einer Verkürzung des Luftspaltes. einer gleichmäßigen Feldverteilung und gradlinigen Feldlinien.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß mindestens ein 2ter scheibenförmiger Köφer mit einem den Faltbereich außen begrenzenden Rückschlußflachband, was axial gesehen für rotierende Maschinen ein Rückschlußring ist, verbunden ist. Dies ist eine einfache und kostengünstige Lösung für die Gestaltung des Rückschlusses im Falt- und Umfangsbereich der Luftspule, bevorzugt für gegenüberliegende lte Köφer. deren Pole um die Außenkante herumgezogen sind.
Eine Weiterbildung dessen besteht darin, daß Rückschlußflachband luftspaltseitig magnetische Pole trägt, die sich quer zur Bewegungsrichtung erstrecken, in Bewegungsrichtung wechseln und bevorzugt Richtung Faltkante des Iten scheibenförmigen Köφers magnetisiert sind, wobei die Faltkante des Iten Köφers einen Rückschluß bildet, wie in Fig.3/4/5 dargestellt oder um sie magnetische Pole herumgezogen sind. Diese magnetischen Pole des Rückschlußflachbandes sind vorteilhafterweise leicht herzustellen.
Bei einer Weiterbildung sind die scheibenförmigen Köφer drei kreisrunde Scheiben, die im wesentlichen im Luftspaltbereich gleichmäßig dick sind, und von denen die 2ten Köφer im Umfangsbereich, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, miteinander verbunden sind, vorzugsweise durch ein Rückschlußflachband. das axial gesehen, ein ringförmigen Köφer ist. der innenseitig magnetische Pole trägt, und der lte Köφer mit einem 2ten Köφer im Achsbereich fest verbunden ist. vorzugsweise durch ein Flachband, das axial gesehen, ein ringförmiger Köφer ist, wobei die Luftspaltwicklung vorzugsweise entweder als Gleichstromwicklung ausgeführt ist, die über einen Kollektor oder direkt auf der Wicklung kommutiert ist und die Teilspule eines Luftspaltabschnittes mit der Welle verbunden ist oder die Luftspaltwicklung mit einer Teilspule mit einer Hohlachse, zur Durchführung der Leiter. verbunden ist. wobei die Achse oder Welle bevorzugt einseitig aus dem Luftspaltbereich herausgeführt ist, wodurch die Luftspulen. der Achse oder Welle axial gegenüberliegend. gehaltert werden können.
Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, daß die Spulenhalterung im Wickelkopfbereich angebracht ist und jede Spulenseite somit vollständig vom Feld durchdrungen werden kann. Dies findet vorteilhafte Verwendung als mechanisch kommutierter Spulenläufer oder als Magnetläufer mit Hohlachse z.B. als Fahrradnabendynamo. Bei einer Weiterbildung dessen wird der Umfangsbereich teilweise genutzt, wie zuvor beschrieben.
Bei einer Weiterbildung dessen ist die Luftspaltwicklung nicht mit der Achse oder Welle verbunden, sondern ihre Spulenhalterung im achsnahen Bereich, wie in Fig.5 dargestellt. zwischen Welle oder Achse und einem 2ten scheibenförmigen Köφer, der ein Scheibenring ist. axial aus dem Luftspaltbereich herausgeführt ist. Bei einer Ausgestaltung ist. wie in Fig.18 dargestellt, die Achse oder Welle einseitig aus dem Luftspaltbereich herausgeführt. Dies hat den Vorteil, daß die Achse oder Welle einseitig aus dem Scheibenbereich herausgeführt ist. so daß der axial gegenüberliegende Bereich der Achse oder Welle zur Herausführung der Spulenhalterung aus dem Luftspaltbereich dient, die an den unwirksamen Leitern oder Wickelköpfen in Achsnähe angebracht ist. so daß die Luftspule optimal genutzt werden kann und dies in Verbindung mit einem kostengünstigen und einfach herzustellenden Feldaufbau.
Bei einer anderen Weiterbildung sind zwei Maschinen, wie in Fig.6/7 dargestellt, mit jeweils drei scheibenförmigen Köφern zu insgesamt fünf scheibenförmigen Köφern auf einer gemeinsamen Achse oder Welle koaxial und voneinander beabstandet zu einer Maschine zusammengefaßt. wobei der mittlere scheibenförmige Köφer beiden Wicklungen der Ursprungsmaschine dient. Der Vorteil dieser Zusammenfassung liegt darin, daß man insgesamt entweder einen Rückschluß oder eine Ebene magnetischer Pole und einen Rückschluß spart, je nachdem wie die Ursprungsmaschinen bezüglich der Polverteilung aufgebaut sind.
Die besonderen Vorteile der Weiterbildung der Erfindung mit scheibenförmigen Iten und 2ten Köφern liegen in der Flexibilität bei der Maschinenauslegung, der geringen Masse, dem geringen Trägheitsmoment, der geringen axialen Länge bei relativ geringem Durchmesser, dem außerordentlich hohem Wirkungsgrad, der geringen elektrischen- und Anlaufzeitkonstanten, dem großen Drehmoment, der linearen Kennlinie, dem geringen ohmschen Widerstand, der guten Selbstkühlung und der hohen elektromagnetischen Verträglichkeit. So eignet sich die Maschine besonders gut als Servomotor, Schrittmotor, Stellmotor, Antriebsmotor für Fahrzeuge insbesondere batteriebetriebene oder Hybridantriebe und als Lichtmaschine für Fahrzeuge z.B. im Auto oder der Fahrradnabe und als Generator z.B. für kleine Windkraftanlagen.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 30 angegeben. Die Weiterbildung in Patentanspruch 30 ermöglicht sehr lange Spulenseiten im Luftspalt bei relativ geringer axialer Länge der Maschine, wobei die Spulenseiten vorwiegend im energiereichen Umfangsbereich liegen aber auch die axiale Annäherung, mit ihrer verkürzenden Wirkung auf Wickelköpfe und unwirksame Leiter, genutzt wird. Bei bogenförmigen Luftspaltverläufen wird zusätzlich eine gleichmäßige Feldverteilung erreicht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 32 angegeben. Die Weiterbildung in Patentanspruch 32 ermöglicht eine maximale Nutzung der hohen Umfangsgeschwindigkeiten. bezogen auf die axiale Baulänge, bei gleichzeitiger Verkürzung der unwirksamen Leiter in Achsnähe.
Bei einer Weiterbildung der beiden vorhergehenden Weiterbildungen, sind die Kreiszylinder fest mit der Welle oder Achse verbunden und der 2te trommeiförmige Köφer weist zur Durchführung der Spulenhalterung, entlang seiner Mantelfläche einen durchlaufenden Schlitz auf, wobei der Schlitz den 2ten Köφer in Achsrichtung vorzugsweise etwa mittig teilt oder in einem Faltbereich der Luftspule verläuft. Das hat den Vorteil einer Stabilisierung der Luftspule im Luftspalt, so daß große Spulenseitenlängen verwendet werden können. Bei glockenförmigen Wicklungen ist diese Spulenhalterung vorzugsweise im Faltbereich angebracht, da sie so beide Spulenteile beidseitig des Faltbereiches gut stabilisiert. Diese Halterung. bei der der außenliegende 2te Hohlzylinder in der Luftspaltlänge durch den Schlitz unterbrochen ist. wird vorzugsweise bei Innenpolen verwendet, da nur dort in diesem Fall große durchgehende Polflächen einer Polarität realisiert werden können.
Bei einer anderen Weiterbildung der drei vorhergehenden Weiterbildungen, sind der lte und 2te trommeiförmige Köφer auf der Achse oder Welle gelagert, wobei der lte Köφer. im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, von der mindestens einen Luftspule umgeben ist, die beidseitig mit ihren achsnahen Bereichen mit der Achse oder Welle verbunden ist. wobei der 1 te und 2te Köφer nicht fest, sondern magnetisch miteinander verbunden sind.
Dies bietet den Vorteil der vollständigen Durchdringung der Luftspule mit magnetischem Feld und einer Halterung in beiden unwirksamen Leiterbereichen oder Wickelköpfen, so daß große axiale Spulenseitenlängen und damit Leistungen erreicht werden. Bei einer Verwendung als Spulenläufer ist die Spule dabei mit einer Welle verbunden, wobei Schleifkontakte vorzugsweise in Achsnähe durch den 2ten Köφer gehaltert mit der Luftspule direkt oder einem Kollektor verbunden sind. Bei einer Verwendung als Magnetläufer, wie in Fig.24/25 dargestellt, ist der Spulenleiter durch eine Hohlachse nach außen geführt.
Bei einer anderen Weiterbildung sind die stirnseitigen, vorzugsweise zur Achse rechtwinklig verlaufenden Luftspaltabschnitte der vorhergehenden drei Weiterbildungen und ihren Ausgestaltungen, wie in Patentanspruch 33 angegeben, ersetzt durch, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, schräge und/oder bogenförmige insbesondere kreisbogenförmige Luftspaltabschnitte. Diese Weiterbildungen bieten eine gleichmäßige Feldverteilung und entweder eine vollständige Lage der Spulenseiten im Luftspalt, im Bereich der Kante des Iten Köφers, oder einen nur kurzen gebogenen Leiter im Kantenbereich, der außerhalb des Luftspaltes verläuft.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 31 angegeben. Die Weiterbildung in Patentanspruch 31 ermöglicht eine kostengünstige, montagefreundliche Ausführung. Bei einer Weiterbildung dessen hat der lte trommeiförmige Köφer die Form eines vollen oder hohlen Kreiszylinders und der 2te trommeiförmige Köφer die Form eines hohlen Kreiszylinders. wobei der lte trommelförmige Köφer nur auf einer Seite eine den Luftspalt begrenzende Stirnwand aufweist, und die mindestens eine Luftspule mit ihrem achsnahen Bereich mit der Welle verbunden ist. wobei die Kreiszylinder in ihrem Umfangsbereich. an der luftspaltfreien Stirnseite, fest miteinander verbunden sind und die Wicklung mit einer mechanischen Kommutierung versehen ist. Dies ist ein hocheffektiver, montagefreundlicher, glockenförmiger Spulenläufer.
Bei einer Ausgestaltung dessen, ist die Welle nur, wie in Fig.22/23 dargestellt, einseitig vom stirnseitigen Luftspaltabschnitt ausgeführt, was den Vorteil hat. die Schleifkontakte der Achse axial gegenüberliegend im geschwindigkeits- und verschleißarmen Bereich anzubringen.
Bei einer anderen Weiterbildung ist der stimseitige. vorzugsweise zur Achse rechtwinklig verlaufende Luftspaltabschnitt der vorhergehenden Weiterbildung, wie in Patentanspruch 33 angegeben, ersetzt durch einen, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung. schrägen und/oder bogenförmigen insbesondere kreisbogenförmigen Verlauf des Luftspaltabschnittes. Diese Weiterbildungen bieten eine gleichmäßige Feldverteilung und entweder eine vollständige Lage der Spulenseiten im Luftspalt, im Bereich der Kante des Iten Köφers. oder einen nur kurzen gebogenen Leiter im Kantenbereich, der außerhalb des Luftspaltes verläuft.
Bei einer Weiterbildung gehören die magnetischen Pole zur Mantel- und Stirnfläche des Iten trommeiförmigen Köφers und sind im Kantenbereich abgerundet ausgeführt und entsprechend dem Faltradius des Leiters im Kantenbereich magnetisiert. Bei einer anderen Weiterbildung, der vorhergehenden trornmelförmigen Weiterbildungen, gehören die magnetischen Pole im Mantelbereich mindestens zum Iten trommeiförmigen Köφer und im Stirnbereich zum 2ten trommeiförmigen Köφer, wobei im Stirnbereich den magnetischen Polen ein Rückschluß gegenüberliegt, der zum iten Köφer gehört und sich über den vollen Durchmesser des Iten Köφers erstreckt und zu dem die mantelseitigen magnetischen Pole des Iten Köφers mit ihren Stirnseiten axial beabstandet angebracht sind. Bei einer anderen Weiterbildung gehören die mantelseitigen magnetischen Pole zum 2ten Köφer und die Stirnseitigen magnetischen Pole zum Iten Köφer.
Diese Mischformen von Innen- und Außenpolen im Luftspalt haben Vorteile in der Anpassung bezüglich der benötigten Maschinenabmessungen, der Leistung und der Kosten und bietet nahezu vollständige Durchdringung der Luftspule mit magnetischem Feld.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 34 angegeben. Die Weiterbildung in Patentanspruch 34 ermöglicht eine geringe axiale Länge der Maschine bei großer Länge der Spulenseiten im Bereich hoher Geschwindigkeit, die vorzugsweise im Wickelkopf- oder Faltbereich gehaltert sind.
Eine Weiterbildung dessen ist in Fig.27/28 dargestellt und besteht darin, daß drei zylindrische Köφer, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, zwei Luftspaltabschnitte begrenzen, durch die jede Spulenseite, der mindestens einen Luftspule, verläuft und die magnetischen Pole zum jeweiligen 2ten hohlzylindrischen Köφer gehören und der lte hohlzylindrische Köφer ein Rückschluß ist. Hier liegt der Vorteil im einfachen Aufbau der Maschine und im kurzen Faltoder Biegebereich der Spulenseiten im Bereich der Kante des Iten Köφers. Bei einer anderen Weiterbildung dessen, wie z.B. in Fig.31/32 gehören die magnetischen Pole zum axial nächsten 2ten hohlzylindrischen Köφer und zum Iten hohlzylindrischen Köφer. wobei sie jeweils den Luftspaltabschnitt innenseitig begrenzen und auch einseitig die Stirnseiten zweier Zylinder einen Luftspaltabschnitt begrenzen durch den jede Spulenseite verläuft. Dies hat den Vorteil, daß wenig Magnetmasse im Umfangsbereich liegt, wenn Permanentmagneten verwendet werden.
Eine Weiterbildung besteht, wie in Fig.29/30 dargestellt darin, daß vier zylindrische Köφer. wovon mindestens drei hohlzylindrisch sind, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, zwischen ihren Mantelseiten drei Luftspaltabschnitte begrenzen, die jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule durchläuft und dabei eine Biegung und/oder Faltung mit einem Links- und einem Rechtsbogen enthält. Dies hat den Vorteil von langen Spulenseiten und damit einer besseren Kupferausnutzung bei relativ kurzer axialer Länge der Maschine.
Bei einer Weiterbildung verlaufen die Spulenseiten axial im hohlzylindrischen Luftspaltabschnitt. Dies ist die qualitativ höchste Leiterausnutzung in diesem Bereich. Bei einer anderen Weiterbildung verlaufen die Spulenseiten im hohlzylindrischen Luftspalt. schräge zur Bewegungsrichtung und vom Wesen her zick- zackförmig nach bekanntem Wicklungsschema für mechanisch kommutierte Gleichstrommaschinen durch die Luftspaltabschnitte, um nach jedem Umlauf in Umfangsrichtung versetzt einen neuen Umlauf zu machen u.s.w.. Die magnetischen Pole sind dabei rautenförmig, mit ihren Spitzen in Umfangsrichtung zueinanderliegend, vorzugsweise abschnittsweise auf die Luftspaltabschnitte verteilt. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, daß die Luftspule eine hohe mechanische Festigkeit besitzt, wenn sie als selbsttragende Wicklung aufgebaut ist, was auch eine einfache Herstellung beinhaltet. Besonders bei Luftspulen, die sich zwischen hohlzylindrischen Iten und 2ten Köφern in nur mantelseitigen Luftspaltabschnitten oder auch in Kombination mit einem sich der Achse annähernden Luftspaltabschnitt oder auch in einem trommeiförmigen im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung gebogenen Luftspaltabschnitt erstrecken, ist dies vorteilhaft.
Bei einer anderen Weiterbildung sind auf der Achse oder Welle koaxial und voneinander in radialer Richtung beabstandet die Feldeinrichtung in Form von drei zylindrischen Köφern und mindestens einem dazu axial beabstandeten scheibenförmiger Köφer angeordnet, die die Feldeinrichtung bilden und mindestens die beiden äußeren zylindrischen Köφer hohlzylindrisch sind, wobei jeweils der lte zylindrischen Köφer und der 2te zylindrischen Köφer, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, ein schmaler rechteckiger Luftspaltabschnitt begrenzen, deren langen Seiten achsparallel und parallel zueinander verlaufen, und daß mindestens einer der einander zugewandten Mantelseiten des Iten und 2ten zylindrischen Köφers mit, sich axial erstreckenden, magnetischen Polen mit radialer Magnetisierungsrichtung versehen ist. die in Umfangsrichtung wechseln, und eine Stirnseite des achsnächsten zylindrischen Köφers und dem dazu axial versetzt liegenden scheibenförmigen Köφer, der vorteilhafterweise die Stirnseite des mittleren hohlzylindrischen Köφers ist, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, einen weiteren schmalen rechteckigen, sich der Achse annähernden, Luftspaltabschnitt begrenzen, und daß mindestens eine der einander zugewandten Stirnseiten des achsnächsten zylindrischen und des scheibenförmigen Köφers magnetische Pole enthält, die sich radial erstrecken und axial magnetisiert sind, wobei jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule durch alle drei Luftspaltabschnitte verläuft, und im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung dabei eine Biegung und/oder Faltung mit einem Links- und eine mit einem Rechtsbogen vollzieht und die Feldeinrichtung relativ zu der mindestens einen Luftspule drehbar ist.
Der Vorteil liegt hier darin, daß ein Großteil der Spulenseite im energiereichen Umfangsbereich liegt und ein Wickelkopf oder unwirksamer Spulenbereich in Achsnähe sehr kurz ist. Darüberhinaus ist die Maschine mit hoher Leistung und hohem Drehmoment axial sehr kurz. Bei einer Weiterbildung dessen, sind im Faltbereich der Luftspule weitere magnetische Pole mit axialer Magnetisierungsrichtung auf einem weiteren scheibenförmigen Rückschluß angebracht. wobei diese scheibenförmige Feldeinrichtung vorzugsweise die Stirnseite des äußeren Hohlzylinders bildet, mit der übrigen Feldeinrichtung koaxial zu der Welle oder Achse liegt und mit der übrigen Feldeinrichtung fest verbunden ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 35 angegeben. Die Weiterbildung in Patentanspruch 35 ermöglicht eine Linearmaschine mit einer Wicklung, mit zweipoligen Luftspulen mit einer guten Kupferausnutzung innerhalb jeder Luftspule, und einen platzsparenden kompakten Aufbau.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 36 angegeben. Die Weiterbildung in Patentanspruch 36 ermöglicht einen kurzen Biege- oder Faltbereich der Spulenseiten, so daß sehr wenig Leiter, im Kantenbereich des Iten Köφers, außerhalb des Luftspaltes liegt und die Maschine in Magnetisierungsrichtung der magnetischen Pole sehr schmal ist.
Eine Weiterbildung dessen besteht darin, daß die Feldeinrichtung aus drei langgesteckten. plattenformigen Köφern besteht, die an einer ihrer beiden Längskanten über einen Verbindungsköφer, der vorzugsweise ein Flachband ist, miteinander verbunden sind und die Luftspulen der Wicklung in den parallelen Luftspaltabschnitten vorzugsweise deckungsgleich verlaufen, wobei die Spulenseiten vorzugsweise rechtwinklig zur Längsseite liegen. Dies ist eine einfache, besonders kompakte, montagefreundliche Maschine wobei die Luftspulen im gebogenen oder gefalteten Leiterbereich, vorzugsweise rechtwinklig zur Luftspaltfläche. gehaltert sind, so daß vorzugsweise auch der Faltbereich weitgehend durch eine Feldeinrichtung begrenzt sein kann.
Eine andere Weiterbildung dessen besteht darin, daß die Feldeinrichtung aus drei langgestreckten, plattenformigen Köφem besteht, wobei die beiden 2ten Platten miteinander an einer ihrer beiden Längskanten und die lte Platte mit einer 2ten Platte an den gegenüberliegenden Längskanten fest über jeweils einen Verbindungsköφer, der vorzugsweise ein Rückschlußflachband ist, verbunden sind, und die Luftspulen der Wicklung in den parallelen Luftspaltabschnitten deckungsgleich verlaufen, wobei die Spulenseiten vorzugsweise rechtwinklig zur Längsseite liegen. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, daß auch der gebogene oder gefaltete Leiter vom Feld durchdrungen sein kann und die Spulenhalterung an einem unwirksamen Leiterbereich oder am Wickelkopf angebracht ist und der Aufbau auch für in Bewegungsrichtung sehr lange Feldeinrichtungen geeignet ist.
Eine andere Weiterbildung dessen besteht darin, daß die Feldeinrichtung aus drei plattenformigen Köφern besteht, wobei die plattenformigen Köφer an den kurzen Kanten miteinander über einen Verbindungsköφer verbunden sind und die Luftspulen der Wicklung in den parallelen Luftspaltabschnitten vorzugsweise deckungsgleich sind, wobei die Spulenseiten vorzugsweise rechtwinklig zur Längsseite verlaufen. Dies ist eine einfache Lösung des Aufbaues, die für in Bewegungsrichtung kurze Feldeinrichtungen geeignet ist und die Möglichkeit bietet auch den Faltbereich der Luftspule mit Feldlinien zu durchdringen, bei zusätzlichen magnetischen Polen in diesem Bereich. Auch kann hier die Spulenhalterung wahlweise je nach Anwendung im unwirksamen Leiterbereich oder im Faltbereich angebracht sein und der Aufbau ist montagefreundlich.
Eine andere Weiterbildung der drei Weiterbildungen zuvor besteht darin, daß im Faltbereich der Luftspule magnetische Pole angebracht sind, deren Träger ein magnetisches Rückschlußflachband ist, das vorzugsweise mit mindestens einer 2ten Platte an einer ihrer Längsseiten fest verbunden ist.
Im Zusammenwirken mit einer der vier vorgehenden Weiterbildungen werden so die gebogenen oder gefalteten Leiter, im Bereich der Kante des Iten Köφers, genutzt, was die Kupferausnutzung erhöht.
Eine andere Weiterbildung als Linearmaschine besteht darin, daß die mindestens eine Luftspule um einen Iten Köφer gebogen oder gefaltet ist, der im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung vom Wesen ein Kreis, ein Dreieck, ein Rechteck oder ein Quadrat ist. wobei jede Spulenseite um den Iten Köφer gebogen ist oder um ein oder mehrere Kanten des Iten Köφers. die jede Ecke der polygonen Schnittfläche des Iten Köφers bildet, und dabei mindestens durch einen gebogenen oder zwei benachbarte gerade Luftspaltabschnitte verläuft.
Die Vorteile dieser Weiterbildungen sind, daß jede Spulenseite auf engem Raum eine große Länge hat. Bei einem Einsatz mit einer Luftspulenwanderfeldwicklung. bei der die Luftspulen den Langstator bilden und die Feldeinrichtung einen kurzen Läufer, bringt so ein Aufbau jeder Luftspule sowohl ein magnetisches Polster zum Tragen des Läufers als auch zur seiner Seitenstabilisierung, wenn er sich frei bewegt. So werden Extraspulen zur Seitenstabilisierung durch den Spulenaufbau eingespart.
Im Bereich der Luftspulenmaschinen und ihrer klassischen Anwendungen ist die erfundene elektrische Maschine ein großer Entwicklungsschritt im elektrischen und im mechanischen Bereich. Sie ist besonders für klein und mittlere Leistungen geeignet.
Die erfundene Maschine ist ein hervorragender Antriebsmotor für Fahrzeuge insbesondere für batteriebetriebene Fahrzeuge (Auto, Gabelstabler, Boot. Fahrrad. Rollstuhl). Der außerordentlich hohe Wirkungsgrad, die geringe rotatorische und translatorische Masse, das hohe Anlauf- und Bremsmoment, die schnelle und genaue Regelbarkeit und die dabei noch kompakte und einfache Ausführung sprechen für diese Erfindung.
Weiterhin ist die erfundene Maschine ideal in Form des Spulenläufers, sowohl in linearer als auch in rotierender Bauform, als Servo- und Schrittmotor hervorragend einsetzbar. Der Grund hierfür liegt in der geringen Läufermasse, der geringen Induktivität und dem geringen ohmschen Widerstand. Da das Kupfer in optimaler Weise genutzt ist, führt das in Verbindung mit der linearen Spannungs-/Drehzahlkennlinie zu Maschinen mit hervorragender Regelbarkeit und höchster Dynamik.
Auch aufgrund der geringen Gleichlaufschwankungen ist die Erfindung als Antriebsmotor in Diskettenlaufwerken, Videorekordern und Tonbandgeräten sehr gut geeignet. Ein weiteres Einsatzgebiet ist als Generator. Hierfür spricht als erstes die gerade Spannungs-/ Drehzahlkennlinie, die zu Folge hat, daß die Spannung proportional mit der Drehzahl weitgehend unbegrenzt steigen kann, was eine hohe Energieumsetzung auch im hohen Drehzahlbereich ermöglicht und für die geregelte Einspeisung in eine Batterie von hohem Nutzen ist. Die hohe Ausnutzung der Wicklung hat einen sehr hohen Wirkungsgrad zur Folge und ermöglicht aufgrund des geringen Innenwiderstandes eine hohe Leistungsentnahme. Dies in Verbindung mit der kompakten Bauweise ermöglicht die Erfindung die Verwendung von Luftspulengeneratoren in neuen Einsatzgebieten, wie z.B. als Nabendynamo beim Fahrrad. Hierbei kann der Generator aufgrund der geringsten Leerlaufverluste immer mitlaufen und kann elektrisch an- und abgeschaltet werden und ist als Permanentmagnetläufer verschleiß- und wartungsfrei. Auch beim Einsatz im Kleinwindgenerator ist die Erfindung von großem Wert. Neben den genannten Vorteilen sind in diesem Zusammenhang noch die guten Anlauf- und Hochlaufeigenschaften zu nennen.
Die erfindungsmäßige Maschine ist ideal für eine leistungsstärkere Fahrzeuglichtmaschine geeignet. Es ist eine leistungsfähigere Lichtmaschine gefragt, die die erhöhten Leistungsanforderungen, durch immer mehr elektrische Verbraucher in den Fahrzeugen. Rechnung trägt und gleichzeitig den Wirkungsgrad wesentlich verbessert, gegenüber dem herkömmlichen Klauenpolläufer. Auch die geringe translatorische und rotatorische Masse sind hierbei von Vorteil.
Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand einer Zeichnung beschrieben. Sie zeigt in
Fig.1 einen Querschnitt durch eine Weiterbildung, in Fig.2 einen Schnitt entlang der Linie I-I in Fig.l, in Fig.3 einen schematischen Querschnitt durch eine 2. Weiterbildung, in Fig.4 einen schematischen Querschnitt durch eine 3. Weiterbildung, in Fig.5 einen schematischen Querschnitt durch eine 4. Weiterbildung, in Fig.6 einen schematischen Querschnitt durch eine 5. Weiterbildung, in Fig.7 einen schematischen Querschnitt durch eine 6. Weiterbildung, in Fig.8 einen schematischen Querschnitt durch eine 7. Weiterbildung, in Fig.9 einen schematischen Querschnitt durch eine 8. Weiterbildung, in Fig.10 einen schematischen Querschnitt durch eine 9. Weiterbildung, in Fig.l 1 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig.10, in Fig.12 einen schematischen Querschnitt durch eine 10. Weiterbildung, in
Fig.13 einen Schnitt entlang der Linie 111-111 in Fig.12, in
Fig.14 eine schematische Querschnitt durch eine 1 1. Weiterbildung, in
Fig.15 einen Schnitt entlang einer Linie IV-IV in Fig. 14, in
Fig.16 eine Draufsicht auf eine Scheibe mit davorliegender Teilspule in einer anderen
Weiterbildung, in
Fig.17 eine 12. Weiterbildung in einem Schnitt entlang der Linie I-I in Fig. l, in
Fig.18 einen schematischen Querschnitt durch eine 13. Weiterbildung, in
Fig.19 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig.17, in
Fig.20 einen schematischen Querschnitt durch eine 14. Weiterbildung, in
Fig.21 eine Draufsicht auf einen Scheibenring mit Luftspule gemäß Fig.20. in
Fig.22 einen schematischen Querschnitt durch eine 15. Weiterbildung, in
Fig.23 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig.22, in
Fig.24 einen schematischen Querschnitt durch eine 16. Weiterbildung, in
Fig.25 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig.24 und endlang der Linie VIII-VIII in
Fig.26, in
Fig.26 einen schematischen Querschnitt durch eine 17. Weiterbildung, in
Fig.27 einen schematischen Querschnitt durch eine 18. Weiterbildung, in
Fig.28 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX in Fig.27, in
Fig.29 einen schematischen Querschnitt durch eine 19. Weiterbildung, in
Fig.30 einen Schnitt entlang der Linie X-X in Fig.29, in
Fig.31 einen schematischen Querschnitt durch eine 20. Weiterbildung, in
Fig.32 einen Schnitt entlang der Linie XI-XI in Fig.31, in
Fig.33 einen schematischen Querschnitt entlang der Linie XII-XII der Fig.34 durch eine 21.
Weiterbildung, in
Fig.34 einen Schnitt entlang der Linie XIII-XIII in Fig.33, in
Fig.35 einen Schnitt entlang der Linie XIV-XIV in Fig.34, in
Fig.36 einen Schnitt entlang der Linie XV-XV der Fig.37 durch eine 22 Weiterbildung.in
Fig.37 einen Schnitt entlang der Linie XVI-XVI der Fig.36, in
Fig.38 einen Schnitt entlang der Linie XVII-XVII der Fig.36, in
Fig.39 bis 41 vergrößerte Einzelheiten im Bereich der Faltkante der Luftspule, in
Gleiche Bauteile haben in allen Figuren gleiche Bezugszahlen.
Die Figuren zeigen verschiedene Weiterbildungen des Aufbaus der Feldanordnung und der
Luftspule bzw. Wicklung und deren Bezug zueinander, sowie deren Anwendung.
Die magnetischen Pole sind weitestgehend einfachheitshalber als Permanentmagneten dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit und der Platzersparnis sind die
Permanentmagneten sehr schmal (in Magnetisierungsrichtung) ausgeführt, so daß die Magneten bis zu zwei bis drei mal so dick dargestellt sein müßten, je nach dem um welches Magnetmaterial, um welche Leistungsklasse und welche Anwendung es sich handelt.
Bei den Figuren, die sich noch nicht auf eine konkrete Anwendung beziehen, sondern eine allgemeinere Weiterbildung darstellen, ist die Anbindung der Luftspule oder der Feldeinrichtung an die Achse oder Welle oder das Gehäuse veränderbar. Dies gilt auch für die Festlegung, wer Läufer und wer Stator ist und dafür, ob es eine Achse oder eine Welle ist. und wird im Einzelnen nach den Anforderungen des Anwendungsfalles festgelegt.
Der lte Köφer ist der Köφer, der mindestens die Grenzfläche oder die Grenzflächen bildet, um die die Spulenseiten der mindesten einen Luftspule gebogen oder gefaltet ist. Wenn die Spulenseite bei ihrem Verlauf eine Rechts- und eine Linksbiegung macht, ist die Zuornung der Bezeichnung für den Iten und 2ten Köφer davon abhängt welche Biegung oder Faltung betrachtet wird.
Fig.l zeigt eine elektrische Maschine im Axialschnitt. Ein lter scheibenförmiger Köφer 6 bildet eine schmale Rückschlußscheibe gleichmäßiger Dicke. Ein 2ter scheibenförmiger Köφer 7 besteht aus zwei Scheiben, die jeweils aus einer Magnetscheibe, die mit einer Rückschlußscheibe hinterlegt ist, besteht. Die scheibenförmigen Köφer sind fest mit einer in 13 gelagerten Welle 1 verbunden und bewegen sich gleichförmig relativ zum Gehäuse 2 und der damit verbundenen Spule 3. Die Luftspulen 3 sind bei 20 um eine Kante 10 des Iten scheibenförmigen Köφers 6 herumgefaltet, wobei die Spulenseiten im jeweiligen Luftspaltabschnitt 4'. 4" zwischen Item und 2tem scheibenförmigen Köφer bis in Achsnähe verlaufen. Die Luftspulen sind im umgebogenen Bereich 20 radial mit dem Gehäuse verbunden. Eine Besonderheit ist hier, daß der Umfang der 2ten scheibenförmigen Köφer 7 dem Umfang der Luftspule entspricht, so daß auch der Leiter 20 im Faltbereich 18 der Luftspule teilweise vom Feld durchdrungen ist.
Fig.2 zeigt eine elektrische Maschine von Fig. l im Radialschnitt. Magnetische Pole 27 sind als Permanentmagnete in Kreissegmentform ausgeführt, die alternierend dicht nebeneinander liegend auf der Rückschlußfläche verteilt sind und zum scheibenförmigen 2ten Köφer 7 gehören. Eine Spulenweite 14 entspricht hier der Polweite 12. Die V-förmigen Luftspulen, deren Spulenseiten zum Radius leicht versetzt verlaufen, sind segmentförmig. dicht aneinanderliegend und den Magnetsegmenten im Luftspalt gegenüberliegend angeordnet.
Fig.3 zeigt eine elektrische Maschine im Axialschnitt. Die Besonderheit dieser Maschine gegenüber der Fig. l ist. daß die Leiter bei 20 im Faltbereich 18 durch zusätzliche Maßnahmen in einem höheren Maß vom Feld durchdrungen werden als in Fig.1. Dazu ist ein scheibenförmiger Köφer 7 mit einem axial gesehen ringförmigen Rückschlußring 5 um den Umfang der Luftspule 3 herumgezogen und die luftspaltbegrenzende Innenfläche wird durch axial ausgerichtete permanentmagneische Pole 27 gebildet. Die Außenkante 10 des Iten scheibenförmigen Köφers ist im Axialschnitt halbkreisförmig. Eine Spulenhalterung 21 ist axial ausgeführt und durch einen Schlitz im 2ten Köφer in einem Faltbereich der Spulenseiten mit dem Umfangsbereich der Luftspule 3 verbunden. Dies ermöglicht eine große Kupferausnutzung.
Fig.4 zeigt eine Abwandlung der elektrischen Maschine aus Fig.3 im Axialschnitt. Die Besonderheit besteht hier darin, daß im scheibenförmigen Luftspaltbereich die magnetischen Pole zum lte scheibenförmigen Köφer 6 gehören und daß gleichzeitig der Umfangsbereich und teilweise der Faltbereich der Luftspule genutzt wird. Um das zu ermöglichen, ist die Rückschlußscheibe des Iten scheibenförmigen Köφers in ihrem Umfangsbereich mit einem, im Radialschnitt gesehen schmalen Rückschlußring 9 fest verbunden, dessen axiale Breite der des Iten scheibenförmigen Köφers entspricht und die mittig mit dem Außenrand des Rückschlußkernes 19 der lte scheibenförmigen Köφers 6 verbunden ist, ohne die Stirnseiten seiner Permanentmagnete magnetisch kurzzuschließen. Der Umfangsbereich dieses Rückschlußringes 9 ist zum Luftspalt hin an den Außenkanten abgerundet. Gegenüberliegend zu ihm liegt wie in Fig.3 eine axial gesehen ringförmige Feldeinrichtung 5, deren luftspaltbegrenzende Innenfläche durch axial ausgerichtete Permanentmagnete gebildet wird. Eine weitere Besonderheit ist hier, daß in den scheibenförmigen Luftspaltabschnitten jeweils beidseitig magnetische Pole den Luftspaltabschnitt begrenzen.
Fig.5 zeigt eine Abwandlung der elektrischen Maschine aus Fig.3, deren lter scheibenförmiger Köφer 6 eine Rückschlußscheibe ist. Die Besonderheit hier ist, daß die 2te Feldeinrichtung 7 mit einem ringförmigen Träger 5, der ein Rückschluß ist, den 1. scheibenförmigen Köφer 6 vollkommen umgibt, so daß sich ein einziger geschlossener Luftspalt ergibt, dessen luftspaltbegrenzenden Flächen der äußeren Feldeinrichtung sowohl im scheibenförmigen Teil als auch im ringförmigen Teil des Luftspaltes durch Permanentmagnete 27 begrenzt werden. Eine weitere Besonderheit ist hier, daß die Spulenhalterung 21 im achsnahen Bereich fest mit der Luftspule bzw. Wicklung an einem für die Energieumsetzung unwirksamen Leiterbereich axial verbunden und aus dem Luftspaltbereich herausgeführt ist. Voraussetzung dafür ist. daß der eine 2te scheibenförmige Köφer ein Scheibenring 16 ist.
Fig.6 zeigt eine Weiterbildung der elektrischen Maschine, die aus zwei Maschinen mit jeweils drei Scheiben derart auf einer gemeinsamen Welle 1 zusammengesetzt ist, daß zwischen den Luftspulen zwei 2te Feldeinrichtungen 7 zu einer gemeinsamen zusammengefaßt sind. Die gemeinsame 2te Feldeinrichtung ist eine Magnetscheibe 23, die axial magnetisiert ist. Durch diese Zusammensetzung der beiden Maschinen spart man insgesamt eine Magnetscheibe und einen Rückschluß. Die beiden äußeren 2ten Scheiben der Gesamtmaschine begrenzen die Luftspaltabschnitte durch Permanentmagnete, die mit einer Rückschlußscheibe hinterlegt sind. Die Spulenhalterung 21 ist im Umfangsbereich der Luftspulen radial angebracht. Fig.7 zeigt eine Weiterbildung einer elektrischen Maschine, die wie in Fig.8 aus zwei Maschinen zusammengesetzt ist, wobei in diesem Fall die gemeinsame 2te Feldeinrichtung 7 nur in ihrem Rückschlußteil zusammengefaßt wird, auf der beidseitig auf den Scheibenflächen die Magnete 27 der jeweiligen Ursprungsmaschine angebracht sind.
Fig.8 zeigt eine Abwandlung der elektrischen Maschine aus Fig.3, bei der die 2ten scheibenförmigen Köφer im Umfangsbereich nach innen gebogen sind und dem Spulenverlauf gleichmäßig beabstandet bis zur radial angebrachten Spulenhalterung folgen. Die 2ten scheibenförmigen Köφer 7 sind Rückschlußscheiben und der lte scheibenförmige Köφer 6 ist eine Scheibe mit einem scheibenförmigen, im Axialschnitt schlitzförmigen Rückschlußköφer 19, der im gesamten luftspaltbegrenzenden Bereich, also auch im Umfangsbereich, magnetische Pole trägt. Die magnetischen Pole sind rechtwinklig zu seiner Luftspaltgrenzfläche magnetisiert.
Fig.9 zeigt den gleichen Scheibenverlauf wie in Fig.8, jedoch besteht hier der lte scheibenförmige Köφer 6 aus einer Rückschlußscheibe und der 2te scheibenförmige Köφer 7 aus einem magnetischen Rückschluß mit luftspaltbegrenzenden magnetischen Polen, die rechtwinklig zu seiner Luftspaltgrenzfläche magnetisiert sind. Die Luftspule ist in beiden Figuren durch einen durchlaufenden Schlitz zwischen den 2ten scheibenförmigen Köφern 7 sehr stabil in ihrer Mitte gehaltert.
Fig.10 zeigt eine Weiterbildung einer elektrischen Maschine, im Axialschnitt, mit Luftspulen 3. die im Achsbereich überlappend angebracht sind und in den vom Feld durchdrungenen Luftspaltabschnitten einschichtig verlaufen. Der 2te scheibenförmige Köφer 7 besteht aus jeweils den Luftspaltabschnitt begrenzenden magnetischen Polen und einem magnetischen Rückschluß, wobei der lte scheibenförmige Köφer eine Rückschlußscheibe ist.
Fig.l 1 zeigt eine Weiterbildung der elektrischen Maschine gemäß Fig.10 im Radialschnitt. Zu sehen ist die Verteilung der Luftspulen 3 anhand der V-förmigen Teilspulen innerhalb eines Luftspaltabschnittes, wobei die Luftspulen über den Umfang des Iten scheibenförmigen Köφers 6 gleichmäßig verteilt sind. Die Permanentmagnete 27 des dahinterliegenden 2ten scheibenförmigen Köφers 7 sind im Umfangsbereich ersichtlich und sind weiterhin gestrichelt erkenntlich gemacht, wobei sie den achsnahen Wickelkopfbereich aussparen.
Fig.12 zeigt eine Weiterbildung der elektrischen Maschine als Gleichstrommaschine mit mechanischer Kommutierung 25/26 im Axialschnitt, bei der die Luftspulen 3 im Luftspaltbereich zweischichtig überlappen und im vom Feld ausgesparten Axialbereich mehrfach als Wickelköpfe überlappen, was hier vereinfacht durch eine axiale Verdickung der Wicklung dargestellt ist. Der lte scheibenförmige Köφer 6 ist eine Rückschlußscheibe und die 2ten scheibenförmigen Köφer 7 besteht aus jeweils den Luftspaltabschnitt begrenzenden magnetischen Polen 27 und einem magnetischen Rückschluß. Die Luftspulen sind auf dem scheibenförmigen Kommutator 25 zusammengeschaltet. Auch Schleifkontakte 26 sind ersichtlich.
Fig.13 zeigt die Weiterbildung der elektrischen Maschine gemäß Fig.12 im Radialschnitt, wobei die Luftspulen 3 über den Umfang des Iten scheibenförmigen Köφers 6 gleichmäßig verteilt sind und sich als Zweischichtwicklung im Luftspaltbereich überlappen. Die Permanentmagnete 27, des dahinterliegenden 2ten scheibenförmigen Köφers 7, sind im Umfangsbereich ersichtlich und sind weiterhin gestrichelt erkenntlich gemacht, wobei sie den achsnahen Wickelkopfbereich aussparen.
Fig.14 zeigt eine Weiterbildung der elektrischen Maschine als Gleichstrommaschine mit mechanischer Kommutierung 25/26 im Axialschnitt, bei der der Luftspalt 4, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, sich aus zwei geraden und einem gebogenen Luftspaltabschnitt zusammensetzt, die direkt ineinander übergehen und die Luftpulen 3 sich vom achsnahen Bereich eines geraden Luftspaltabschnittes über den im Umfangsbereich liegenden gebogenen Luftspaltabschnitt bis in den achsnahen Bereich des daran anschließenden geraden Luftspaltabschnittes erstrecken. Eine andere nicht dargestellte Weiterbildung ist in ähnlicher Form elliptisch mit einem durchgehenden elliptischen Luftspalt.
Fig.15 zeigt die Weiterbildung der elektrischen Maschine gemäß Fig.14 im Radialschnitt, wobei die Luftspulen 3, hier nur als Teilspulen sichtbar, über den Umfang des Iten scheibenförmigen Köφers 6 gleichmäßig, als Einzelleiter in einer Schrägwicklung verteilt sind und entweder über Bürsten 26 direkt auf der Wicklung kommutiert werden oder mit einem Kommutator 25 verbunden sind. Die Luftspulen verlaufen im gesamten Luftspalt zweischichtig, wobei die Spulenseiten einer Luftspule zu unterschiedlichen Schichten gehören. Bei einer hier nicht dargestellten Weiterbildung verlaufen die Leiter im achsnahen Bereich evolvent oder schräge und im übrigen Bereich radial oder radial projiziert.
Fig.16 zeigt ein Prinzipbild einer Spulenführung als eine Weiterbildung für eine rotierende elektrische Maschine im Prinzip gemäß der Fig.1 im Radialschnitt der Linie I-I. Hier sind zwei offene Luftspulen mit mehreren Windungen über den halben Umfang des Iten scheibenförmigen Köφers verteilt und zu einer Teilwicklung zusammengeschlossen. Zwei solcher Teilwicklungen ergeben die volle, den Scheibenkreis ausfüllende Wicklung, wobei die Spulenseiten radial verlaufend gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.
Fig. 17 zeigt eine Abwandlung der elektrischen Maschine der Fig.2 im Radialschnitt. Die Besonderheit ist hier, daß die Polweite 12 kleiner ist als die Spulenweite 14 und elektronische Sensoren 17 in den Wicklungsbereich eingebracht sind. Solche Maschinen werden als elektronisch kommutierte Motoren verwendet, wobei die Sensoren Aufschluß über die Läuferstellung und -richtung geben und gegenüberliegende Luftspulen zu einem Strang zusammengeschaltet sind.
Fig.18 zeigt eine Weiterbildung der elektrischen Maschine im Axialschnitt, wobei die Luftspule 3 als Durchmesserwicklung um den Iten scheibenförmigen Köφer 6, der als Rückschlußscheibe ausgeführt ist, herumgefaltet ist. Die Lagerung und der Verlauf der Achse 24 ist nur einseitig von dem Iten scheibenförmigen Köφer 6, wobei die Spulenhalterung 21 der Achse 24 axial gegenüberliegt und im Achsbereich aus dem Scheibenring 16 herausgeführt ist. Die Luftspule ist nur in einem Luftspaltabschnitt an der Achse vorbeigeführt. Im anderen Luftspaltabschnitt verläuft sie direkt über dem oder seitlich versetzt zum Durchmesser. Der Faltbereich 18 der Luftspule ist vom Feld durchdrungen.
Fig.19 zeigt die Weiterbildung der elektrischen Maschine gemäß Fig.17 als Scheibenmaschine im Radialschnitt. Sichtbar ist hier die einseitige Achsdurchführung durch die Wicklung, wobei die Leiter in dem sichtbaren Luftspaltabschnitt durch die Achsdurchführung von ihrem Ideal verlauf abweichen. In gestrichelter Form ist der ideale Verlauf der Wicklung im nicht sichtbaren Luftspaltabschnitt angedeutet. Das Magnetsystem ist zweipolig pro Luftspaltabschnitt ausgeführt, was durch die Magnete 27 des 2ten scheibenförmigen Köφers des hinteren Luftspaltabschnittes ersichtlich ist.
Fig.20 und Fig.21 zeigen eine Ausführung mit einem scheibenförmiger Träger 8, der an seinem äußeren Umfang gabelförmig in drei ringförmigen Köφern endet, die verbunden sind, wobei die beiden äußeren an ihren Innenseiten Magnete 27 tragen. Der scheibenförmige Träger 8 sitzt auf einer Welle 1, und der lte ringförmige Köφer ist von der Luftspule 3 umgeben. Hier werden hohe Umfangsgeschwindigkeiten genutzt.
Fig.22 zeigt eine Weiterbildung der elektrischen Maschine im Axialschnitt. Ein lter hohlzylindrischer Köφer 6 besteht aus einem hohlzylindrischen Rückschlußköφer auf deren Mantelfläche ein permanentmagnetischer Köφer 27 mit radialer Magnetisierung in vollem Umfang angebracht ist. Zu einer Stirnseite des Magnetköφers, gering beabstandet, ist ein schmaler Rückschlußscheibenring angebracht, der mit dem hohlzylindrischen Rückschlußköφer innenseitig fest verbunden ist. Der lte Köφer ist mit seinem Innendurchmesser auf einer Welle 1 durch zwei Lager 13 gelagert und in einen 2ten hohlzylindrischen Köφer 7 koaxial geschachtelt und mit ihm an einer Stirnseite fest verbunden. An der gegenüberliegenden Stirnseite des Iten Köφers begrenzen die Iten und 2ten Köφer einen Luftspaltabschnitt. sowie zwischen deren Mantelflächen. Die stirnseitige Luftspaltbegrenzung ist von dem Iten Köφer 6 durch einen Rückschluß und von dem 2ten Köφer 7 durch radialmagnetisierte Permanentmagnete mit hinterlegtem Rückschluß gebildet. Die mantelseitige Luftspaltbegrenzung des 2ten Köφers 7 ist als Rückschluß ausgebildet. Die Luftspule 3 erstreckt sich axial über den mantelseitigen Luftspaltabschnitt über den Faltbereich 18 in den stimseitigen Luftspaltabschnitt bis in achsnähe und ist dort mit dem Kollektor 2 verbunden, an dem Schleifkontakte 26 anliegen.
Fig.23 zeigt eine elektrische Maschine von Fig.22 im Radialschnitt. Die V-förmigen Spulenabschnitte verlaufen im Stimbereich leicht versetzt zum Radius und sind in achsnähe mit dem Kollektor 25 verbunden. Der lte Köφer 6 ist als Rückschlußköφer sichtbar, sowie der 2te Köφer 7. Weiterhin sind die in Bewegungsrichtung verlaufenden Spulenteile im mantelseitigen Luftspaltabschnitt zu sehen.
Fig.24 zeigt eine Weiterbildung der elektrischen Maschine im Axialschnitt. Ein lter hohlzylindrischer Köφer 6 besteht aus einem Rückschlußköφer, der in einen 2ten hohlzylindrischen Köφer 7 geschachtelt ist, die zwischen ihrem Mantelbereich und den beiden Stimbereichen einen Luftspalt 4, bestehend aus den Luftspaltabschnitten 4',4",4'". begrenzen. Der lte und der 2te Köφer sind nicht mechanisch, sondern magnetisch verbunden und sind koaxial auf einer Hohlachse 24 jeweils durch zwei Lager 13 gelagert. Die Luftspule 3 erstreckt sich im Luftspalt 4" axial und ist an den äußeren Kanten des Iten Köφers bei 18 jeweils gefaltet und erstreckt sich von da aus in Richtung Welle in den Luftspaltabschnitten 4'.4". Die Luftspule ist fest mit der Hohlachse 24 verbunden, wobei die Zuleiter der Luftspule durch die Hohlachse geführt sind. Der 2te hohlzylindrische Köφer 7 besteht Luftspaltseitig aus Permanentmagneten 27, die auf einem Rückschlußköφer angebracht sind.
Fig.25 zeigt eine elektrische Maschine von Fig.24 im Radialschnitt. Die V-förmigen Spulenabschnitte der Luftspule 3 verlaufen in den Stimbereichen leicht versetzt zum Radius und axial gesehen deckungsgleich in den Luftspaltabschnitten 4',4". Die Luftspulen sind über eine Halterung 21 mit der Hohlachse verbunden, der lte Köφer ist mit seiner stimseitigen Rückschlußfläche sichtbar, so wie die einzelnen magnetischen Pole des 2ten Köφers 7. die mit einem axial gesehenen ringförmigen Rückschlußköφer hinterlegt sind.
Fig.26 zeigt eine Weiterbildung der elektrischen Maschine im Axialschnitt. Die Luftspule 3 erstreckt sich in einem Luftspalt 4, der durch einen Iten und 2ten trommeiförmigen Köφer 6.7 begrenzt wird, wobei die Köφer im Schnitt eine elliptische Form aufweisen. Die Spulenhalterung 21 ist durch einen Schlitz 1 1 im 2ten Köφer 7 aus dem Luftspaltbereich herausgeführt. Eine Verbindung der Luftspule 3 oder der Feldeinrichtung mit der Achse 24 oder der Welle 1 ist nicht festgelegt.
Fig.27 zeigt eine elektrische Maschine im Axialschnitt. Die Maschine besteht aus drei hohlzylindrischen Köφem 6,7, die ineinandergeschachtelt koaxial zu einer Welle 1 oder Achse 24 liegen und einen Luftspalt, bestehend aus den Luftspaltabschnitten 4',4". begrenzen. Die Luftspule 3 ist um eine stimseitige Außenkante des Iten hohlzylindrischen Köφers 6, der ein Rückschluß ist, in 18 hemmgefaltet. Der äußere und innere hohlzylindrische 2te Köφer 7 besteht luftspaltseitig aus permanentmagnetischen Polen 27, die auf einem Rückschluß angebracht sind, lte und 2te Köφer sind an einer Stirnseite fest miteinander verbunden. Die Luftspule 3 ist über eine Halterung 21 mit dem Gehäuse 2 verbunden, wobei Verbindungen mit der Welle oder Achse nicht festgelegt sind.
Fig.28 zeigt eine elektrische Maschine von Fig.27 im Radialschnitt. Es sind ringförmige lte und 2te Köφer 6,7 Richtung Achse gesehen sichtbar und auch die Luftspulen 3, von denen jeweils der gebogene Leiter 20 und die in Bewegungsrichtung liegenden unwirksamen Leiter, ersichtlich sind.
Fig.29 zeigt eine elektrische Maschine im Axialschnitt. Die Maschine besteht aus vier hohlzylindrischen Köφem 6,7, die ineinandergeschachtelt sind und koaxial zu einer Achse 2 oder Welle 1 liegen und zwischen einander einen Luftspalt 4 begrenzen, der aus den Luftspaltabschnitten 4',4",4'",4"",4'"" besteht, wobei die Luftspule 3 durch alle Luftspaltabschnitte verläuft, die durch jeweils zwei mantelseitige oder stimseitige Flächen der hohlzylindrischen Köφer begrenzt sind. Die Luftspule vollzieht dabei zwei Links- und zwei Rechtsbiegungen.
Fig.30 zeigt eine elektrische Maschine von Fig.29 im Radialschnitt. Die drei äußeren hohlzylindrischen Köφer sind in Achsrichtung als Ringköφer 6,7 sichtbar, wie auch die von ihnen mantelseitig begrenzten Luftspaltabschnitte 4',4'",4'"". Die Luftspule 3 ist vor allem in ihrem radialem Verlauf in Luftspaltabschnitt 4" und mit ihren unwirksamen Leitern in dem äußeren und inneren mantelseitigen Luftspaltabschnitten ersichtlich, sowie die Spulenhalterung 21 im achsnähesten Bereich.
Fig.31 zeigt eine elektrische Maschine im Axialschnitt. Die Maschine besteht aus drei hohlzylindrischen Köφem 6,7, die ineinandergeschachtelt koaxial zu einer Welle 1 oder Achse 24 liegen und einen Luftspalt 4, bestehend aus den Luftspaltabschnitten 4',4",4'",4"", begrenzen. Die Luftspule 3 vollzieht bei dem Verlauf durch die Luftspaltabschnitte zwei Rechtsbiegungen und eine Linksbiegung. Eine Besonderheit hier ist, daß der lte Köφer 6 im Axialschnitt nur einseitig magnetische Pole trägt.
Fig.32 zeigt eine elektrische Maschine von Fig.31 im Radialschnitt. Die zwei äußeren hohlzylindrischen Köφer sind als ringförmige Köφer 6,7 sichtbar, so wie der innere hohlzylindrische Köφer 7 mit seiner stimseitigen Rückschlußfläche, wie auch die von ihnen mantelseitig begrenzten Luftspaltabschnitte 4",4"". Die Luftspule 3 ist vor allem in ihrem radialem Verlauf in Luftspaltabschnitt 4' und mit ihren unwirksamen Leitern in dem äußeren mantelseitigen Luftspaltabschnitt ersichtlich, sowie die Spulenhalterung 21 im achsnähesten Bereich.
Fig.33 zeigt eine elektrische Linearmaschine von Fig.34 im Querschnitt. Die plattenformigen Köφer 6,7 liegen parallel und so zueinander versetzt, daß sie die parallel zueinander liegenden Luftspaltabschnitte 4',4" gleichmäßig begrenzen. Der lte plattenförmige Köφer 6 ist eine Rückschlußplatte, um deren eine in Bewegungsrichtung liegende Außenkante die Luftspule 3 bei 20 gefaltet ist und in den Luftspaltabschnitten 4',4" verläuft. Zu sehen ist eine Spulenseite, die im Faltbereich 18 durch 21 gehaltert ist. Die zweiten plattenformigen Köφer 7 beinhalten die magnetischen Pole 27.
Fig.34 zeigt eine elektrische Linearmaschine von Fig.33 im Querschnitt. Zu sehen ist der Verlauf der Luftspulen 3 in Bewegungsrichtung und die gefalteten Luftspulenteile 20. Fünf Luftspulen sind um den Iten plattenf rmigen Köφer 6 gefaltet und verlaufen in den Luftspaltabschnitten. Die Bewegungsrichtung ist *rechts-links in Papierebene.
Fig.35 zeigt die elektrische Linearmaschine von Fig.33,34 im Schnitt. Zu sehen ist der Verlauf der Teilspulen in dem Luftspaltabschnitt 4' und der plattenförmige Rückschluß des Iten Körpers 6, sowie die darunterliegenden magnetischen Pole des einen plattenformigen Köφers 7.
Fig.36 zeigt eine elektrische Linearmaschine von Fig.37 im Querschnitt. Die Linearmaschine besteht im wesentlichen aus drei parallelen plattenformigen Köφem 6.7. die einen Luftspalt 4 gleichmäßig begrenzen, in dem die 2ten plattenformigen Köφer 7 um eine in Bewegungsrichtung liegende Außenkante gleichmäßig beabstandet herumgezogen sind, wobei die 2ten plattenformigen Köφer 7 einen durchgehenden Schlitz 11 zur Durchführung der Spulenhalterung 21 aufweisen. Die magnetischen Pole des plattenformigen Iten Köφers 6 sind elektromagnetisch, so daß zu ihm gehörenden Erregerspulen in Nuten seines Rückschlußköφers eingelegt sind. Die Luftspule 3 ist um den plattenformigen Iten Köφer gleichmäßig gebogen und verläuft im Luftspalt 4 beidseitig des plattenformigen Iten Köφers, wobei eine Spulenseite sichtbar ist.
Fig.37 zeigt eine elektrische Linearmaschine von Fig.36 im Schnitt. Zu sehen sind die Teilspulen der Erregerspulen und der beiden Luftspulen 3, als Läufer mit ihrer Spulenhalterung 21, einseitig vom plattenformigen Iten Köφer 6. Die Bewegungsrichtung ist *rechts-links in Papierebene.
Fig.38 zeigt eine elektrische Linearmaschine von Fig.36, 37 im Schnitt. Sichtbar sind die gebogenen Spulenteile der Luftspulen 3 und der Erregerspulen, die im Rückschluß vom Iten Köφer 6 eingebettet sind, sowie die in Bewegungsrichtung liegenden unwirksamen Luftspulenteile der Luftspule 3. Fig.39-41 zeigen beispielhaft unterschiedliche Weiterbildungen der Faltkanten- und Außenbereiche eines Iten und 2ten Köφers 6,7, wobei der innenliegende Köφer 6 von der Luftspule 3 umgeben ist, die axial außen die Luftspule die Spulenhalterung 21 aufweist. Bei allen drei Ausführungen ist das Rückschlußflachband 5, an dem linken 2ten Köφer 7 angebracht. Magnete gehören, sowohl zum linken als auch zum rechten 2ten Köφer 7, während der lte Köφer 6 keine, nur einseitig angebrachte oder beidseitig angebrachte Magneten 27 aufweist und in seinem äußeren Randbereich verschieden abgemndet ist ( auch winkel- und T-förmig), um einen günstigen Verlauf der Feldlinien zu erreichen, die durch Linien durch die Luftspule angedeutet sind.
Teilenummern in den Figuren
1 Welle
2 Gehäuse
3 Spule (offen, geschlossen) Luftspalt ',4"... Luftspaltabschnitte des Luftspaltes 4 außen liegendes Flachband, vorzugsweise ein Rückschlußflachband, axial gesehen ein ringförmiger Köφer lter Köφer der Feldeinrichtung (bildet eine Grenzfläche des Luftspaltes 4) 2ter Köφer der Feldeinrichtung (bildet die andere Grenzfläche des Luftspaltes 4) scheibenförmiger Träger innen liegendes Rückschlußflachband, axial gesehen ein ringförmiger Köφer 0 Kante des Iten Köφers (liegt in Bewegungsrichtung und ist eine Stoßkante oder Eckkante) 1 durchlaufender Schlitz im 2ten Köφer 2 Pol weite 3 Lager 4 Spulenweite 5 6 Scheibenring 7 elektronischer Sensor 8 Faltbereich 9 Rückschlußköφer der magnetischen Pole des Iten Köφers 0 Leiter im Faltbereich 1 Spulenhalterung 2 3 Permanentmagnetscheibe 4 Achse 5 Kollektor 6 Schleifkontakte 7 magnetischer Pol 8 9 Wicklung

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Maschine, die aus einem Luftspalt (4) aufweist, der von einer Feldeinrichtung begrenzt ist, die mindestens in Form von mindestens zwei voneinander beabstandeten Köφem (6,7) besteht, wobei jeweils ein lter Köφer (6) zu einem 2ten Köφer (7) benachbaπ angeordnet ist, und wobei mindestens zu einer der einander zugewandten Seiten des Iten und 2ten Köφers magnetische Pole (27) gehören, die senkrecht zum Luftspalt magnetisiert sind, sich quer zu einer Bewegungsrichtung, im wesentlichen über den vollen Luftspalt, jeweils im Ganzen oder in Teilpole unterteilt, erstrecken und die vorzugsweise mit Rückschlußmaterial hinterlegt sind, in Bewegungsrichtung wechseln und deren Feld im wesentlichen gradlinig, innerhalb des Polflächenbereiches jedes Poles, von einer Grenzfläche des Luftspaltes (4) zur gegenüberliegenden Grenzfläche verläuft, zu der entweder auch magnetische Pole gehören oder die mindestens vorwiegend aus Rückschlußmaterial besteht, und mindestens einer zweipoligen Luftspule (3) oder einer Wicklung (29) mit zweipoligen Luftspulen (3), die keinen Kontakt zu Rückschlußmaterial hat, sich im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung etwa mittig und gleichmäßig vom Iten und 2ten Köφer beabstandet im Luftspalt (4) erstreckt, sich relativ zur Feldeinrichtung bewegt und dabei jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule die Bewegungsrichtung quert, und am äußeren Rand des Luftspaltes (4) mit einer anderen Spulenseite direkt oder über vorwiegend unwirksame Leiter oder Wickelkopfleiter zu mindestens einer Luftspule (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (4), im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, aus mindestens zwei benachbarten Luftspaltabschnitten (4',4"...) besteht, von denen jeweils zwei mit einer ihrer Luftspaltgrenzflächen, die zum Iten Köφer gehören, an der so entstehenden gemeinsamen Kante (10) aneinanderstoßen, und jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule (3) durch den Luftspalt mit seinen Luftspaltabschnitten verläuft, wobei sie an jeder Kante (10) ihre geometrische Form ändert und dabei eine Biegung oder Faltung um den Iten Köφer vollzieht und jede Spulenseite im wesentlichen im Luftspalt (4) verläuft.
2. Elektrische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (4), im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, aus mindestens einem bogenförmigen Luftspaltabschnitt (4') besteht, der innenseitig vom Iten Köφer begrenzt ist und in dem sich jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule (3) im wesentlichen in der vollen Bogenlänge erstreckt, und die durch den Luftspalt mit seinen Luftspaltabschnitten und im wesentlichen in dem Luftspalt (4) verläuft.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1,2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (4), im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, aus mindestens einem bogenförmigen Luftspaltabschnitt (4') besteht, der innenseitig vom Iten Köφer begrenzt ist und in dem sich jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule (3) im wesentlichen in der vollen Bogenlänge erstreckt, und die durch den Luftspalt mit seinen Luftspaltabschnitten und im wesentlichen in dem Luftspalt (4) verläuft, und daß der mindestens eine Luftspaltabschnitt (4') bevorzugt kreisbogenförmig ist.
4. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung der mindestens eine bogenförmige Luftspaltabschnitt (4') ungleichmäßig gebogenen, bevorzugt ellipsenförmig ist.
5. Elektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung der ellipsenförmige Luftspaltabschnitt (4') flach elliptisch ist und dabei bevorzugt entweder einen Hauptscheitel und zwei Nebenscheitel oder zwei Hauptscheitel und einen Nebenscheitel der Ellipse umfaßt.
6. Elektrischen Maschinen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftspule (3) sich im wesentlichen innerhalb des Luftspaltes (4) oder innerhalb des Luftspaltes (4) mit den Luftspaltabschnitten (4',4"...) befindet.
7. Elektrische Maschine nach Anspruch 1,6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei benachbarte Luftspaltabschnitte (4',4"), im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, gerade sind und unter einem Winkel, von vorzugsweise 90°, zueinander liegen, wobei sie sich an einer ihrer, zum Iten Köφer gehörenden. Grenzflächen schneiden, was eine eckige Kante (10) des Iten Köφers bildet, die vorzugsweise abgemndet ist.
8. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, mindestens zwei benachbarte Luftspaltabschnitte (4'.4") mit einer ihrer, zum Iten Köφer gehörenden Grenzflächen die Kante (10) bildend, aneinanderstoßen. wovon ein Luftspaltabschnitt (4') gerade und ein Luftspaltabschnitt (4") bogenförmig, bevorzugt kreisbogenförmig, ist.
9. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 6,8, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, mindestens zwei benachbarte Luftspaltabschnitte (4',4") direkt ineinander übergehen.
10. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, sich der Luftspalt (4) aus mindestens drei Luftspaltabschnitten (4', 4",4'") zusammensetzt, wobei zwei gerade und parallel zueinander liegende Luftspaltabschnitte (4', 4'") durch einen dritten Luftspaltabschnitt (4") verbunden sind, der entweder gerade ist und in einem 90° Winkel jeweils zu ihnen liegt oder ein bogenförmiger Luftspaltabschnitt ist.
11. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 ,7, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (4), im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, aus mindestens zwei parallel zueinander liegenden Luftspaltabschnitten (4',4") besteht, wobei die in Kante (10) aneinanderstoßenden Grenzflächen vorwiegend aus Rückschlußmaterial bestehen und zu einem schmalen schlitzförmigen Iten Köφer gehören und die magnetischen Pole (27) zur Luftspaltgrenzfläche des 2ten Köφers gehören.
12. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung der Luftspalt (4) aus mehreren aneinanderstoßenden Luftspaltabschnitten (4',4"...) besteht, die gerade oder bogenförmig sind, durch die jede Spulenseite, der mindestens einen Luftspule (3), verläuft und die dabei mindestens eine Linksund eine Rechtsbiegung vollzieht.
13. Elektrische Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dabei mindestens drei gerade Luftspaltabschnitte (4',4",4'"), im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung parallel zueinander liegen.
14. Elektrische Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dabei der Luftspalt (4), im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, aus drei geraden Luftspaltabschnitten (4',4",4'") besteht, wobei zwei Luftspaltabschnitte (4',4") parallel zueinander liegen und der dritte Luftspaltabschnitt (4'") einen 90° Winkel dazu einnimmt.
15. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leiter (20) der Luftspule (3) im Faltbereich (18) im Bereich der Kante (10) auch mindestens teilweise vom magnetischen Feld durchdrungen ist, wobei das magnetische Feld nicht im wesentlichen gradlinig von einer Luftspaltgrenzfläche zur anderen verläuft.
16. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung mindestens zwei benachbarte Luftspaltabschnitte (4'.4") des Luftspaltes (4), in ihren zu dem Iten Köφer gehörenden und aneinanderstoßen Grenzflächen magnetische Teilpole enthalten, die über die gemeinsame Kante (10) hinaus einen gemeinsamen, durchgehenden Pol bilden, der rechtwinklig zu seiner Luftspaltgrenzfläche magnetisiert ist.
17. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 10,12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung in zwei benachbarten Luftspaltabschnitten (4'.4") die magnetischen Pole (27) mindestens zu verschiedenen Grenzflächen des Luftspaltes (4) gehören und die magnetischen Pole des einen Luftspaltabschnittes (4'), die zur Grenzfläche des Iten Köφers gehören, mit ihren Stirnseiten beabstandet zum Rückschlußmaterial, der an sie anstoßenden, benachbarten Grenzfläche des anderen Luftspaltabschnittes (4"), die mindestens vorwiegend aus Rückschlußmaterial besteht, liegen.
18. Elektrische Maschine nach Anspruch 10,15,17, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung sich der Luftspalt (4) aus mindestens drei Luftspaltabschnitten (4', 4",4'") zusammensetzt, wobei zwei gerade und parallel zueinander liegende Luftspaltabschnitte (4', 4'") durch einen geraden dritten Luftspaltabschnitt (4") verbunden sind, und zu mindestens einer der beiden parallel liegenden Grenzflächen, der parallel liegenden Luftspaltabschnitte, des Iten Köφers magnetische Pole (27) gehören, die auf mindestens einer der Seiten eines schlitzförmigen Rückschlußköφers (19), der zum Iten Köφer (6) gehört, angebracht sind, und die Grenzfläche des Luftspaltabschnittes (4'"), die die beiden Kanten (10) verbindet, in denen jeweils eine Grenzfläche des Luftspaltabschnittes 4'" mit denen der Luftspaltabschnitte 4' und 4" aneinanderstoßen, mindestens vorwiegend aus Rückschlußmaterial besteht und vorzugsweise einen flachen Rückschluß des Iten Köφers (6) bildet, der ein Rückschlußflachband (9) ist. das zu den Stirnseiten der magnetischen Pole beabstandet liegt und mit dem Rückschlußköφer (19) etwa mittig oder in einer Kante (10) verbunden ist, und dem Rückschlußflachband (9), eine Luftspaltgrenzfläche des Luftspaltabschnittes (4'") gegenüberliegt, zu der magnetische Pole (27) gehören.
19. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 8, 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung mindestens ein 2ter Köφer (7) im Faltbereich (18) im Bereich der Kante (10) dem Leiter (20) oder einem bogenförmigen Spulenverlauf gleichmäßig beabstandet mindestens teilweise folgt.
20. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 8, 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein 2ter Köφer (7) mit einer seiner in Bewegungsrichtung liegenden Kanten mit einem Rückschlußflachband (5) verbunden ist, das den Luftspalt (4) im Faltbereich (18) im Bereich einer Kante (10) einseitig begrenzt.
21. Elektrische Maschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlußflachband (5) luftspaltseitig magnetische Pole (27) trägt, die sich quer zur Bewegungsrichtung erstrecken, in Bewegungsrichtung wechseln und in Richtung des Iten Köφers (6), bevorzugt Richtung Kante (10), magnetisiert sind.
22. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mehreren Maschinen zusammengesetzt ist, die einen gemeinsamen 2ten Köφer (7) der Feldeinrichtung nutzen, der vorzugsweise als Permanentmagnetköφer (23) ausgebildet ist, wobei er senkrecht zur Bewegungsrichtung und zur Luftspaltgrenzfläche magnetisiert ist und jede der beiden Polflächen des Magnetköφers mindestens einen Luftspaltabschnitt der beiden elektrischen Maschinen begrenzt.
23. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung lte und 2te Köφer (6,7), an den äußeren Rändern der gegenüberliegenden Grenzflächen des Luftspaltes (4), direkt oder über einen Köφer, der vorzugsweise ein Rückschluß ist, fest miteinander verbunden sind, wobei der 2te Köφer mindestens einen in Bewegungsrichtung durchlaufenden Schlitz zur Durchführung der Spulenhalterung (21) aufweist, der die Luftspaltgrenzfläche des 2ten Köφers in etwa mittig in der Erstreckungsrichtung des Luftspaltes (4) teilt und/oder in einem Faltbereich (18), der mindestens einen Luftspule (3), angeordnet ist.
24. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung lte und 2te Köφer (6,7), an einem der äußeren Ränder der sich gegenüberliegenden Grenzflächen des Luftspaltes (4), direkt oder über einen Köφer, der vorzugsweise ein Rückschluß ist, fest miteinander verbunden sind, wobei der 2te Köφer (7) durchgängig, dem Iten Köφer (6) gegenüberliegend, den Luftspalt (4) begrenzt, und die Spulenhalterung (21) an dem anderen äußeren Rand des Luftspaltes (4) mit einem Wickelkopf oder einem unwirksamen Leiterbereich, der mindestens einen Luftspule (3), verbunden und aus dem Luftspaltbereich herausgeführt ist.
25. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldeinrichtung von einem Gehäuse (2) umgeben ist oder selbst das Gehäuse oder Teile des Gehäuses ist, und daß entweder die mindestens eine Luftspule (3) mit der Welle (1) oder Achse (24) fest verbunden ist, wobei die Feldeinrichtung direkt und/oder über ein Gehäuse (2) gelagert ist, oder daß die mindestens eine Luftspule (3) direkt und/oder über eine Spulenhalterung (21) und oder über ein Gehäuse (2) auf der Welle (1) oder Achse (24) gelagert ist und die Feldeinrichtung dabei mit der Welle oder Achse fest verbunden ist.
26. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung linear ist.
27. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Feldeinrichtung und der mindestens eine Luftspule (3) rotierend relativ zu einer Achse (24) oder einer Welle (1) ist.
28. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 9,1 1 bis 15,19 bis 25,27, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Achse (24) oder Welle (1) die Feldeinrichtung mindestens in Form von mindestens drei koaxial und voneinander beabstandet liegenden scheibenförmigen Köφem (6,7) jeweils als Scheibe oder Scheibenring (16) angeordnet ist. wobei jeweils ein lter scheibenförmiger Köφer (6) zu einem 2ten scheibenförmigen Köφer (7) benachbart angeordnet ist und diese, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, jeweils einen Luftspaltabschnitt (4',4"...) begrenzen, deren zum Iten Köφer gehörenden Grenzflächen in der außen liegenden Kante (10) des Iten Köφers aneinanderstoßen, und zu den 2ten scheibenförmigen Köφem luftspaltseitig magnetische Pole (27) gehören, die rechtwinklig zum Luftspalt, vorzugsweise axial, magnetisiert sind, die sich Richtung Achse, vorzugsweise radial, erstrecken und in Umfangsrichtung wechseln, und mindestens einer Luftspule (3) von der jede Spulenseite an der äußeren Kante (10), ihre geometrische Form ändert und um den Iten Köφer (6) gebogen oder gefaltet ist. wobei dieser mindestens in seinem Umfangsbereich ein sehr dünner scheibenförmiger Köφer, mit Grenzflächen, die vorwiegend aus Rückschlußmaterial bestehen, und der bevorzugt eine dünne Rückschlußscheibe gleichmäßiger Dicke ist. und sich jede Spulenseite auf beiden Seiten des Iten scheibenförmigen Köφers (6), jeweils in den Luftspaltabschnitten (4',4") etwa mittig zwischen jeweils zwei scheibenförmigen Köφem und von diesen gleichmäßig beabstandet, in Richtung Achse oder Welle erstreckt und in ihrem achsnähesten Bereich mit einer anderen Spulenseite zu einer Luftspule (3) verbunden ist, wobei lte und 2te scheibenförmige Köφer gleichförmig miteinander und relativ zur mindestens einen Luftspule (3) drehbar sind.
29. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 10,12 bis 25,27, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Achse (24) oder Welle (1) die Feldeinrichtung mindestens in Form von mindestens drei koaxial und voneinander beabstandet liegenden scheibenförmigen Köφem (6,7) jeweils als Scheibe oder Scheibenring (16) angeordnet ist, wobei jeweils ein lter scheibenförmiger Köφer (6) zu einem 2ten scheibenförmigen Köφer (7) benachbart angeordnet ist und diese, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, jeweils einen Luftspaltabschnitt (4 ',4'"...) begrenzen, der jeweils auf einer Seite des Iten scheibenförmigen Köφers (6) Richtung Welle (1) oder Achse (24) verläuft, und zu mindestens einer der einander zugewandten Seiten des Iten und 2ten scheibenförmigen Köφers magnetische Pole (27) gehören, die rechtwinklig zur Luftspaltgrenzfläche, vorzugsweise axial, magnetisiert sind, die sich Richtung Achse, vorzugsweise radial, erstrecken und in Umfangsrichtung wechseln, wobei der lte Köφer (6) vorzugsweise aus einem, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, sehr schmalen, schlitzförmigen Rückschlußköφer (19) und magnetischen Polen (27) besteht, die er mindestens an einer seiner Seiten trägt, und die Feldeinrichtung im Umfangsbereich einen weiteren Luftspaltabschnitt (4") begrenzt, dessen zum Iten Köφer gehörende Grenzfläche in jeweils einer Kante (10) mit jeweils einer ebenfalls zu ihm gehörenden Grenzfläche der benachbarten Luftspaltabschnitte (4',4'") aneinanderstößt, und mindestens einer Luftspule (3), von der jede Spulenseite im Umfangsbereich mindestens teilweise durch den Luftspalt verläuft und an den beiden äußeren Kanten (10) des Iten Köφers (6) ihre geometrische Form ändert und um den Iten Köφer gebogen oder gefaltet ist, sich von da aus auf beiden Seiten des Iten scheibenförmigen Köφers (6), jeweils in den Luftspaltabschnitten (4',4") etwa mittig zwischen jeweils zwei scheibenförmigen Köφem und von diesen gleichmäßig beabstandet, in Richtung Achse oder Welle erstreckt und dort mit einer anderen Spulenseite zu einer Luftspule (3) verbunden ist, wobei die Feldeinrichtung relativ zur mindestens einen Luftspule (3) drehbar ist und dabei lte und 2te scheibenförmige Köφer sich bevorzugt gleichförmig miteinander bewegen, und vorzugsweise eine luftspaltbegrenzende Feldeinrichtung einen Leiter (20) im Faltbereich (18) im Bereich mindestens einer Kante (10) der mindestens einen Luftspule (3) seiner Länge nach mindestens teilweise umschließt.
30. Elektrische Maschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 25,27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Achse (24) oder Welle (1) die Feldeinrichtung mindestens in Form von mindestens zwei koaxial und voneinander beabstandet liegenden, ineinandergeschachtelten, trommelförmigen Köφem (6,7) angeordnet ist, wobei jeweils ein lter trommeiförmige Köφer (6) zu einem 2ten trommeiförmigen Köφer (7) benachbart angeordnet ist und diese, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, jeweils einen Luftspaltabschnitt (4',4"...) begrenzen, wobei zwei gerade Luftspaltabschnitte oder mindestens ein gerader und ein bogenförmiger Luftspaltabschnitt oder mindestens ein bogenförmiger Luftspaltabschnitt den Luftspalt (4) bilden, der sich mindestens in einem Bereich der Achse oder Welle nähert, wobei jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule (3) beim Verlauf durch den Luftspalt (4) Richtung Achse oder Welle, um mindestens einen Iten Köφer (6), innerhalb mindestens eines bogenförmigen Luftspaltabschnittes gebogen ist und/oder an mindestens einer Kante (10), in der jeweils zwei benachbarte Luftspaltabschnitte mit ihrer zum ersten Köφer gehörenden Grenzfläche aneinanderstoßen, ihre geometrische Form ändert und um den 1 ten Köφer (6) gebogen oder gefaltet ist, und sich etwa mittig zwischen Item und 2tem Köφer und von diesen im wesentlichen gleichmäßig beabstandet, über den vollen Luftspalt (4) erstreckt, und die magnetische Pole (27), die den Luftspalt (4) und jeden Luftspaltabschnitt (4',4"...) mindestens einseitig begrenzen, bevorzugt rechtwinklig zu ihrer Luftspaltgrenzfläche magnetisiert sind, sich im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung entlang des Luftspaltes erstrecken und in Umfangsrichtung wechseln, und die Feldeinrichtung sich relativ zur mindestens einen Luftspule dreht, wobei lte und 2te Köφer (6,7) der Feldeinrichtung vorzugsweise fest verbunden sind und sich vorzugsweise gleichförmig miteinander bewegen.
31. Elektrische Maschine nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der lte trommeiförmige Köφer (6) die Form eines hohlen- oder vollen Kreiszylinders und der 2te trommelfb'rmige Köφer (7) die Form eines hohlen Kreiszylinders hat, wobei mindestens eine der einander zugewandten Mantelseiten des Iten und 2ten Köφers (6,7). die einen Luftspaltabschnitt (4") begrenzen, magnetische Pole (27) enthält, die vorzugsweise radial magnetisiert sind und in Umfangsrichtung wechseln, und daß, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, mindestens eine der einander zugewandten Stirnseiten des Iten und 2ten Köφers. auf einer Stirnseite des Iten Köφers, die einen Luftspaltabschnitt (4') begrenzen, magnetische Pole (27) enthält, die vorzugsweise rechtwinklig zur Luftspaltgrenzfläche und vorzugsweise axial magnetisiert sind und in Umfangsrichtung wechseln, und die Kante (10) durch die aneinanderstoßenden, zum Iten Köφer gehörenden Grenzflächen des mantel- und stimseitigen Luftspaltabschnittes (4', 4"), die vorzugsweise rechtwinklig zueinander liegen, gebildet ist, um die jede Spulenseite der mindestens eine Luftspule gebogen oder gefaltet ist und die sich von da aus vorzugsweise axial im mantelseitigen Luftspaltabschnitt (4") und im stimseitigen Luftspaltabschnitt (4') Richtung Achse oder Welle, vorzugsweise radial oder radial projiziert, erstreckt.
32. Elektrische Maschine nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der lte trommeiförmige Köφer (6) die Form eines hohlen- oder vollen Kreiszylinders und der 2te trommeiförmige Köφer (7) die Form eines hohlen Kreiszylinders hat, wobei mindestens eine der einander zugewandten Mantelseiten des Iten und 2ten Köφers (6,7), die einen Luftspaltabschnitt (4") begrenzen, magnetische Pole (27) enthält, die vorzugsweise radial magnetisiert sind und in Umfangsrichtung wechseln, und daß mindestens eine der einander zugewandten Stirnseiten des Iten und 2ten Köφers, die auf einer Stirnseite des Iten Köφers einen Luftspaltabschnitt (4') und auf seiner anderen Stirnseite einen Luftspaltabschnitt (4'") begrenzen, magnetische Pole (27) enthält, die vorzugsweise rechtwinklig zur Luftspaltgrenzfläche und vorzugsweise axial magnetisiert sind und in Umfangsrichtung wechseln, wobei die Luftspaltabschnitte (4', 4"). im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, vorzugsweise rechtwinklig zum Luftspaltabschnitt (4'") liegen, und die zum Iten Köφer gehörenden Grenzflächen jeweils eines mantelseitigen und eines stimseitigen Luftspaltabschnittes jeweils in einer Kante (10) des Iten Köφers aneinanderstoßen. um die jeweils jede Spulenseite der mindestens eine Luftspule (3) gebogen oder gefaltet ist und die sich von da vorzugsweise axial im mantelseitigen Luftspaltabschnitt (4") und in den stimseitigen Luftspaltabschnitten (4',4'") sich jeweils Richtung Achse oder Welle, vorzugsweise radial oder radial projiziert, erstreckt.
33. Elektrische Maschine nach Anspruch 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der lte trommeiförmige Köφer (6) die Form eines hohlen oder vollen Kreiszylinders und der 2te trommelförmige Köφer (7) die Form eines hohlen Kreiszylinders hat. wobei mindestens eine der einander zugewandten Mantelseiten des Iten und 2ten Köφers (6,7), die einen Luftspaltabschnitt (4") begrenzen, magnetische Pole (27) enthält, die vorzugsweise radial magnetisiert sind und in Umfangsrichtung wechseln, und daß die Kreiszylinder, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, mindestens einseitig schräge oder gebogene zur Achse (24) oder Welle (1) einwärts geneigte Stirnflächen haben, wobei mindestens eine der einander zugewandten Stirnseiten des Iten und 2ten Köφers, die mindestens einseitig vom Iten Köφer einen stimseitigen Luftspaltabschnitt (4') begrenzen, magnetische Pole (27) enthält, die vorzugsweise rechtwinklig zur Schrägung oder entlang des Biegeradiuses magnetisiert sind und in Umfangsrichtung wechseln, und mindestens eine Kante (10) durch die aneinanderstoßenden, zum Iten Köφer (6) gehörenden. Grenzflächen des mantelseitigen und eines stimseitigen Luftspaltabschnittes gebildet ist, bei der jede Spulenseite der mindestens eine Luftspule (3), bei ihrem Verlauf durch den Luftspalt, ihre geometrische Form ändert und um den Iten Köφer gebogen oder gefaltet ist und die sich vorzugsweise axial im mantelseitigen Luftspaltabschnitt (4") und in mindestens einem stimseitigen Luftspaltabschnitt (4,4'"), Richtung Achse oder Welle und vorzugsweise radial projiziert, erstreckt. ι
34. Elektrische Maschine nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldeinrichtung mindestens in Form von mindestens drei zylindrischen Köφem (6,7) besteht und der achsnächste zylindrische Köφer voll- oder hohlzylindrisch und alle weiteren Köφer (6,7) hohlzylindrisch und mindestens mantelseitig gleichmäßig beabstandet ineinander geschachtelt sind, wobei im Axialschnitt die Grenzflächen jeweils eines Iten Köφers (6) und eines 2ten Köφers (7) jeweils einen Luftspaltabschnitt (4',4"...) begrenzen, der sich jeweils auf der inneren und äußeren Mantelfläche des Iten Hohlzylinders (6) axial erstreckt, und mindestens zu einer der einander zugewandten Mantelflächen des Iten und 2ten zylindrischen Köφers magnetische Pole (27) gehören, die bevorzugt radial magnetisiert sind, sich axial erstrecken und in Umfangsrichtung wechseln, und vorzugsweise auch mindestens zu einer der einander zugewandten Stirnseiten des Iten und 2ten zylindrischen Köφers (6,7), die mindestens einseitig vom Iten Köφer einen Luftspaltabschnitt (4'"...) oder einen Faltbereich (18) begrenzen, magnetische Pole (27) gehören, die vorzugsweise axial magnetisiert sind, sich Richtung Achse oder Welle erstrecken und in Umfangsrichtung wechseln, und jede Spulenseite der mindestens eine Luftspule (3) um mindestens eine Kante (10) eines hohlzylindrischen Iten Köφers. die durch jeweils zwei benachbarte, aneinanderstoßende Grenzflächen benachbarter Luftspaltabschnitte gebildet ist, gebogen oder gefaltet ist und sich von da aus beidseitig der Kante (10) in einem mantelseitigen Luftspaltabschnitt axial oder jeweils auf einer Seite in einem stimseitigen Luftspaltabschnitt Richtung Achse (24) oder Welle (1), vorzugsweise radial oder radial projiziert, und auf der anderen Seite in einem mantelseitigen Luftspaltabschnitt vorzugsweise axial erstreckt.
35. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldeinrichtung mindestens in Form von mindestens zwei langgestreckten Köφem (6,7) besteht, wobei jeweils ein lter langgestreckter Köφer (6) zu einem 2ten langgestreckten Köφer (7) im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung benachbart angeordnet sind und diese jeweils einen Luftspaltabschnitt (4',4"„.) begrenzen, wobei zwei gerade Luftspaltabschnitte oder mindestens ein gerader und ein bogenförmiger Luftspaltabschnitt oder mindestens ein bogenförmiger Luftspaltabschnitt den Luftspalt (4) bilden, wobei jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule (3) beim Verlauf durch den Luftspalt (4) um mindestens einen Iten Köφer (6), innerhalb mindestens eines bogenförmigen Luftspaltabschnittes gebogen und/oder an mindestens einer Kante (10), bei der jeweils zwei benachbarte Luftspaltabschnitte mit einer ihrer Grenzflächen aneinanderstoßen, ihre geometrische Form ändert und um den Iten Köφer (6) gebogen oder gefaltet ist, und sich etwa mittig zwischen Item und 2tem Köφer und von diesen im wesentlichen gleichmäßig beabstandet, über den vollen Luftspalt (4) erstreckt, und die magnetische Pole (27), die den Luftspalt (4) und jeden Luftspaltabschnitt (4',4"...) mindestens einseitig begrenzen, vorzugsweise rechtwinklig zu ihrer Luftspaltgrenzfläche magnetisiert sind. sich im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung entlang des Luftspaltes (4) erstrecken und in Umfangsrichtung wechseln, und die Feldeinrichtung sich relativ zur mindestens einen Luftspule linear bewegt, wobei lte und 2te Köφer (6,7) der Feldeinrichtung vorzugsweise fest verbunden sind und sich gleichförmig miteinander bewegen.
36. Elektrische Maschine nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckten Köφer (6,7) mindestens drei langgestreckte, plattenförmige Köφer (6,7) geringer, gleichmäßiger Dicke, die gleichmäßig zueinander beabstandet liegen, sind, wobei jeweils zwischen einem Iten plattenförmigen Köφer (6) und einem 2ten plattenförmigen Köφer (7) ein Luftspaltabschnitt (4',4"...) angeordnet ist, und die Luftspaltabschnitte, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, parallel zueinander liegen, wobei die plattenförmigen Köφer (6,7) eine große Länge gegenüber ihrer Breite haben und die Längsseiten in Bewegungsrichtung liegen und zu mindestens einer der einander zugewandten Seiten des Iten und 2ten plattenförmigen Köφers (6,7) magnetischen Pole (27) gehören, die sich quer zur Bewegungsrichtung erstrecken und senkrecht zur luftspaltbegrenzenden Fläche des plattenförmigen Köφers (6,7) magnetisiert sind. und, die zum Iten Köφer (6), der, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, eine schmale, schlitzförmige Fläche hat, gehörenden Grenzflächen, zweier benachbarter Luftspaltabschnitte (4\4"...) an einer Längsseite, in der Kante (10) aneinanderstoßen, um die jeweils jede der Spulenseiten der mindestens eine Luftspule (3) gebogen oder gefaltet ist, die sich von diesem Faltbereich (18) in die Luftspaltabschnitte erstreckt und im Bereich der anderen. gegenüberliegenden Längskante des Iten plattenförmigen Köφers (6) mit einer anderen Spulenseite zu einer Luftspule (3) verbunden ist, und sich die mindestens eine Luftspule linear relativ zur Feldanordnung bewegt.
37. Elektrische Maschine nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß lte und 2te langgestreckte Köφer (6,7) in Bewegungsrichtung an ihrem Anfang und an ihrem Ende durch einen Köφer miteinander verbunden sind.
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