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Bereich der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen Hybrid-Synchron-Motor mit ringförmiger Wicklung
mit einem Rotor und einem Stator. Im besonderen betrifft die Erfindung
einen vielphasigen Hybrid-Synchron-Motor, der ein größeres Drehmoment
bezogen auf das Gewicht der Maschine ermöglicht als konventionelle Motoren mit
einer ähnlichen
Konstruktion.
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Stand der
Technik
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Hybride
elektrische Maschinen sind Stufenmotoren mit eingebauten Permanentmagneten,
die die magnetischen Felddichte im Luftspalt erhöhen. Spezialkonstruktionen
derartiger Motoren sind bereits bekannt. Eine derartige Konstruktion
weist gezahnte Eisenringe sowohl im Stator als auch im Rotor auf,
wobei die Statorspulen wie bei vielen anderen Stufenmotoren gewickelt
sind und typischerweise drei Phasen aufweisen. Darüber hinaus
sind starke Permanentmagnete in Form von Scheiben zwischen Eisenblättern (Lamellen)
des Stators eingesetzt und in Axialrichtung dergestalt magnetisiert,
daß ein
Magnetfluß der
Permanentmagneten quer über
die Eisenblätter
und der Magnetfluß der
Spulen längs
der Blätter
in Längsrichtung
verläuft.
Bei einer derartigen Konstruktion kann eine relativ große Magnetfelddichte
im Luftspalt erzielt werden und demzufolge ein großes Drehmoment
pro Gewicht der Maschine.
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Bei
einer anderen Konstruktion sind die Motoren mit einem doppelten
Luftspalt zwischen Rotor und Stator versehen, d. h. mit einem inneren
Luftspalt und einem äußeren Luftspalt.
Die Motoren haben einen Rotorring mit Zähnen sowohl auf dem inneren
als auch auf dem äußeren Umfang
und enthalten zwei Statorringe, einen inneren und einen äußeren Statorring.
Jeder dieser beiden Statorringe ist in seiner Konstruktion ähnlich der
vorstehend beschriebenen Konstruktion, so daß die Anzahl der Spulen verdoppelt
ist und gleichermaßen
die Anzahl der Permanentmagneten.
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Die
Motoren gemäß den vorstehend
beschriebenen strukturellen Lösungen
haben ein relativ gutes Drehmoment pro Gewicht. Die vorstehend beschriebene
zweite Konstruktion liefert ein doppeltes Drehmoment, da die aktive
Oberfläche
beim Luftspalt auch verdoppelt ist. Jedoch geht diese Ausführungsform
mit dem Mangel einher, daß der
Motor eine doppelte Anzahl an Statorspulen und eine doppelte Anzahl
an Statorpermanentmagneten benötigt,
was dazu führt,
daß sich
die Ohmschen Verluste in den Spulen ebenfalls verdoppeln. Folglich
bestand ein Bedarf an gattungsgemäßen weiteren Hybrid-Synchron-Motoren
mit einem großen
Drehmoment pro Gewicht bei Vermeidung der Nachteile des Standes der
Technik.
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Gegenstand
der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung demzufolge ist die Schaffung eines hybriden Vielphasen-Synchron-Motors
mit doppelten (inneren und äußeren) Luftspalten, dergestalt,
daß ein
größeres Drehmoment
pro Gewicht der Maschine erzielt wird, als dies bei konventionellen
Motoren mit einer ähnlichen
Konstruktion möglich
ist, und welcher eine höhere
Magnetfelddichte im Luftspalt durch Verbinden des transversalen Magnetflusses
der Permanentmagneten mit dem longitudinalen Magnetfluß der Statorspulen
erzeugt.
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Die
vorgenannte Aufgabe wird gemäß der vorliegenden
Erfindung dadurch gelöst,
daß ein
hybrider Vielphasen-Synchron-Motor mit einer ringförmigen Wicklung
und mit einem Rotor und einem Stator gemäß dem unabhängigem Anspruch 1 geschaffen wird.
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Weitere
erfindungsgemäße Ausführungsformen
kennzeichnen sich durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche 2 bis
6.
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Insbesondere
umfaßt
ein Hybrid-Synchron-Motor mit ringförmiger Wicklung einen Rotor und
einen Stator, wobei der Rotor eine innere Rotoranordnung und eine äußere Rotoranordnung
besitzt, der Stator zumindest eine Anordnung koaxial versetzter
ferromagnetischer Ringe aufweist, welche sowohl an ihren inneren
als auch an ihren äußeren Umfängen gezahnt
sind, und die Anordnung mit einer vielphasigen Ringspule aus Spulensegmenten
versehen ist, und jedes Spulensegment über einer Reihe von Spalten
zwischen aufeinander folgenden Statorzähnen verteilt ist, so daß alle oder
nahezu alle Spalte zwischen aufeinander folgenden Statorzähnen mit
Kupferdraht gefüllt
sind.
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Demzufolge
umfaßt
der Stator zumindest eine Anordnung aus koaxial versetzten ferromagnetischen
Ringen, welche sowohl auf ihren inneren als auch auf ihren äußeren Umfängen gezahnt
sind, wobei die Anordnung mit einer Vielphasen-Ringspule versehen
ist, und die Spulensegmente so gefertigt sind, daß der Spulendraht
zwischen den Zähnen liegt.
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Der
erfindungsgemäße Hybrid-Synchron-Motor
weist eine große
Magnetflußdichte
im Luftspalt infolge des transversalen Magnetflusses der Permanentmagneten
in Verbindung mit dem longitudinalen Magnetfluß der Spulen und einer hoch aktiven
Oberfläche
beim Luftspalt aufgrund verdoppelter (innerer und äußerer) Luftspalte
auf, und enthält
dennoch nur einen einzigen Satz an Statorspulen. Da lediglich eine
geringe Anzahl an Bauteilen verwendet und konventionelle Herstellungstechniken angewandt
werden können,
ist der Motor preiswert in der Konstruktion. Ferner weist der Motor
einen sehr guten energetischen Wirkungsgrad infolge lediglich kleiner
Ohmscher Verluste in den Spulen auf.
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Im
besonderen umfaßt
ein Hybrid-Synchron-Motor mit ringförmiger Wicklung einen Rotor und
einen Stator, wobei der Stator zumindest eine Anordnung koaxial
versetzter ferromagnetischer Ringen aufweist, welche sowohl an ihren
inneren als auch an ihren äußeren Umfängen gezahnt
sind, und die Anordnung mit einer vielphasigen Ringspule versehen
ist, welche aus Spulensegmenten so gefertigt ist, daß ein Spulendraht
zwischen den Zähnen
liegt.
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Bei
der vorliegenden Erfindung hat eine Mehrzahl von Statoranordnungen
eine gemeinsame Ringspule, welche um all diese herum gleichzeitig ausgebildet
wird, wobei die gemeinsame Ringspule herumgewickelt oder aus U-förmigen Kupferteilen zusammengesetzt
ist.
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Ferner
ist bei der vorliegenden Erfindung ein Paar innerer und äußerer Rotoranordnungen
an jeder Statoranordnung befestigt, wobei jede Statoranordnung zwei
koaxial versetzte Rotorringe umfaßt, und jeder Rotorring mit
Rotorpolen in Form von Zähnen
ausgebildet ist, welche längs
einer Umfangsrichtung gleichen Abstand besitzen, so daß die Pole
eines jeden Rings der Rotorringe um eine halbe Rotorteilung relativ
zu den Polen des anderen zugehörigen Rings
der Rotorringe winklig verschoben sind.
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Darüber hinaus
ist bei der vorliegenden Erfindung entweder eine axial magnetisierte
Scheibe zwischen den gezahnten Statorringen einer jeden Anordnung
eingesetzt, oder es sind zwei derartige Scheiben zwischen den angrenzenden
gezahnten Rotorringen eingesetzt, wobei die Scheibe oder die Scheiben
in den inneren und äußeren Luftspalten zwischen
Rotor und Stator einen transversalen Magnetfluß erzeugen.
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Außerdem haben
bei der vorliegenden Erfindung vier Sätze an Rotorpolen die gleiche
Polzahl, und es haben vier Sätze
an Statorpolen auch die gleiche Polzahl, wobei jedoch im Falle des
gleichen Abstands der Statorpole längs einer Umfangsrichtung die
beiden Polzahlen geringfügig
verschieden sind.
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Zuweilen
sind bei der vorliegenden Erfindung die Spalte zwischen Rotor und
Stator mit einer Flüssigkeit,
vorzugsweise einer ferromagnetischen Flüssigkeit, gefüllt, welche
einen Wärmetransport vom
Motorinneren verbessert und mechanische Schwingungen verringert.
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Im
Vergleich zur vorliegenden Erfindung beschreibt der Stand der Technik
nach den JP-Dokumenten [Patent abstracts of Japan vol. 009, no.
031 (E-295), 9 February 1985 (1985-02-09) &
JP 59 175370 A (Fujitsu KK), 4 October 1984
(1984-10-04)] einen Vielphasen-Synchron-Motor mit Segmenten einer
Ringspule, die um den Statorring gewickelt ist, und mit Statorzähnen auf
dem inneren und auf dem äußeren Umfang
des Statorrings. Obgleich der Motor eine Mehrzahl an diskreten Spulensegmenten
aufweist, die auf einer Umfangsoberfläche des Stators angeordnet
sind, sind die Leerstellen zwischen den meisten der Statorzähne nicht
mit Kupferdraht eingelegt – wie
das bei der Erfindung der Fall ist. Die Spulensegmente sind nur
innerhalb begrenzter Bereiche konzentriert. Demzufolge ist in den
Be reichen mit Spulen die Statordicke in radialer Erstreckung deutlich
reduziert. Folglich ist auch der Statorfluß verringert und auch das maximal
erreichbare Motordrehmoment. Im Gegensatz hierzu hat der erfindungsgemäße Motor
Spulensegmente, die bei den meisten Spalten zwischen Statorzähnen verteilt
sind, so daß es
nicht nötig
ist, die Statordicke in radialer Erstreckung zu reduzieren. Das
erzielbare Drehmoment ist viel größer.
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Kurze Figurenbeschreibung
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Drei-Phasen-Hybrid-Synchron-Motors gemäß der Erfindung
mit ringförmiger
Wicklung, teilweise im Querschnitt,
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2 einen
Querschnitt eines Beispiel A der Motoranordnung gemäß der Erfindung,
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3 eine
perspektivische Ansicht einer ringförmigen Drei-Phasen-Wicklung mit elektrischen Anschlüssen für drei Phasen
(A, B, C) einer Stromquelle,
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4 eine
Seitenansicht (die Seite mit elektrischen Anschlüssen), gesehen in einer Längsrichtung
der ringförmigen
Drei-Phasen-Wicklung der 3,
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5 eine
Seitenansicht (die Seite ohne elektrische Anschlüsse), gesehen in einer Längsrichtung
der ringförmigen
Drei-Phasen-Wicklung der 3,
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6 eine
Schnittansicht mit Darstellung einer Relativposition gezahnter Eisenringe
von Rotor und Stator (Beispiele A und B),
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7 eine
perspektivische Ansicht eines Hybrid-Synchron-Motors mit doppelter Statoranordnung
und gemeinsamer Ringwicklung gemäß der Erfindung,
teilweise im Querschnitt,
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8 eine
Schnittansicht mit Darstellung einer Rotoranordnung eines Hybrid-Synchron-Motors mit
ringförmiger
Wicklung eines Beispiels B gemäß der Erfindung,
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9 eine
Schnittansicht mit Darstellung einer Rotoranordnung eines Hybrid-Synchron-Motors mit
ringförmiger
Wicklung eines Beispiels C gemäß der Erfindung,
und
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10 eine
Schnittansicht eines Beispiels C mit Darstellung einer Relativposition
gezahnter Eisenringe von Rotor und Stator.
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Bevorzugte Ausführungsvariante
zur Durchführung der
Erfindung
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen wird nun die Erfindung im einzelnen beschrieben.
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Die 1 und 2 veranschaulichen
ein erstes Ausführungsbeispiel
(Beispiel A) eines hybriden Synchron-Motors mit ringförmiger Wicklung
gemäß der Erfindung,
und 3 zeigt genauer die wesentlichen Komponenten seines
Stators. An der einen Seite eines Statorankers 1 dieses
Motors ist zumindest eine Anordnung 7 befestigt. Jede Anordnung besitzt
zwei ge zahnte Ringe 2, 3 aus ferromagnetischem
Material, die mit Statorpolen 2a, 2b, 3a, 3b und
einer magnetisierten Scheibe 4 zusammengepaßt sind.
Die gezahnten Ringe 2, 3 und die magnetisierte
Scheibe 4 können
mit Hilfe von Schrauben 5 zusammen gehalten werden, wie
dies in den 1 und 3 gezeigt
ist. Die gezahnten Ringe 2, 3 sind in der Anordnung
so platziert, daß sich
deren äußere Pole 2b, 3b in
der gleichen Winkelposition befinden, wie dies in den 1 und 3 dargestellt
ist. Das gleiche trifft auf die inneren Pole 2a, 3a zu.
Die Scheibe 4 ist so magnetisiert, daß ein Magnetfluß erzeugt wird,
der entweder vom gezahnten Ring 2 zum gezahnten Ring 3 oder
in umgekehrter Richtung gerichtet werden kann. Jeder gezahnte Ring 2, 3 kann
aus Silizium-Eisen-Lamellen durch normale Produktionstechniken wie
bei konventionellen Motoren hergestellt werden.
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Eine
Statorspule 6 ist ringförmig
um die Statoranordnung 7 gewickelt, so daß der Draht 8 der Spule 6 viele
Male die Statoranordnung 7 in einer Weise umschließt, die
sehr ähnlich
der Wicklung von Ringtransformatoren ist. Der Draht 8 folgt
den Spalten 9a, 9b, 10a, 10b zwischen
den entsprechenden Statorpolen 2a, 2b, 3a, 3b und
füllt diese
dergestalt, daß der
Draht 8 an keiner Stelle aus den Spalten hervorsteht. In
jedem der vier Spalte 9a, 9b, 10a, 10b können eine
bis mehrere Windungen des Drahtes 8 liegen.
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Die
Statorspule 6 ist entlang des gesamten Umfangs der Anordnung 7 in
gleiche Segmente 11 geteilt. Jedes Segment 11 ist
mit einer der Phasen des elektrischen Vielphasen-Stroms verbunden,
so daß die
aufeinander folgenden Segmente 11 mit den aufeinander folgenden
elektrischen Phasen verbunden sind. In den 3, 4 und 5 sind
Beispiele einer Drei-Phasen-Wicklung
gezeigt. Die sechs Segmente 11a entsprechend der er sten
Phase (Phase A) können
elektrisch in Reihe wie in 4 dargestellt
angeschlossen werden, und in gleicher Weise auch die sechs Segmente 11b entsprechend der
zweiten Phase, wie auch die sechs Segmente 11c entsprechend
der dritten Phase.
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Es
werden nun die sechs Segmente 11a betrachtet. Ersichtlich
können
diese in drei Paare (12a, 12b, 12c) geteilt
werden. In jedem dieser Paare gibt es ein Segment mit einem Draht 8,
der die Statoranordnung in positiver Richtung umschließt, und
ein Segment mit einem Draht 8, der die Statoranordnung in
negativer Richtung umschließt.
Bezeichnet man die Anzahl der Paare mit L, dann beträgt in den
in den 3, 4 und 5 gezeigten
Fällen
L = 3.
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Die
Enden der Vielphasen-Spule 6 führen durch den Statoranker 1 zu
elektrischen Kontakten 13 mit einer Vielphasen-Stromquelle.
Das Kontaktpaar für
die Phase A ist in 4 mit A+/A– bezeichnet.
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An
einem Rotoranker 15, der mit dem Statoranker über ein
Kugellager 29 verbunden ist, ist eine innere Rotoranordnung 16a und
eine äußere Rotoranordnung 16b befestigt.
Die innere Rotoranordnung 16a besteht aus zwei gezahnten
Ringen 17a, 18a aus ferromagnetischem Material
in einer Befestigung mit gleich beabstandeten Rotorpolen 19a, 20a und
einer ferromagnetischen Scheibe 21a. In ähnlicher
Weise besteht auch die äußere Rotoranordnung 16b aus
zwei gezahnten Ringen 17b, 18b aus ferromagnetischem
Material in einer Befestigung mit gleich beabstandeten Rotorpolen 19b, 20b und einer
ferromagnetischen Scheibe 21b.
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Die
gezahnten Ringe 17a, 18a und die ferromagnetische
Scheibe 21a können
durch festes Pressen in den Rotoranker 15 zusammengehalten
werden, wie dies in 1 gezeigt ist. Die gezahnten
Ringe 17a, 18a in der Anordnung 16a sind
so platziert, daß deren
Pole 19a, 20a gegenseitig verschoben sind, wie
dies in den 1 und 2 gezeigt
ist. Jeder der gezahnten Ringe 17a, 18a kann aus
Silizium-Eisen-Lamellen durch normale Produktionstechniken wie bei
konventionellen Motoren hergestellt werden. Alle vorgenannten Segmente
lassen sich auch auf die äußere Rotoranordnung 16b in
entsprechender Weise anwenden.
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Eine
relative Axialposition aller Rotor- und Statorringe ist in 2 gezeigt,
in der eine zentrale Achse des Motors mit dem Bezugszeichen 30 gekennzeichnet
ist. Der Statorring 2 ist in magnetischer Verbindung mit
den Rotorringen 17a, 17b, und der Statorring 3 ist
in magnetischer Verbindung mit den Rotorringen 18a, 18b.
Die elektrischen Leitungen sind in dieser Abbildung nicht gezeigt.
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Die
vier Sätze
an Rotorpolen 19a, 19b, 20a, 20b haben
die gleiche Anzahl an Polen (die als Anzahl Kr bezeichnet wird).
Die vier Sätze
an Statorpolen 2a, 2b, 3a, 3b haben
ebenfalls die gleiche Anzahl an Polen (die als Anzahl Ks bezeichnet
wird). Wenn die Statorpole, wie die Rotorpole, auch gleichen Abstand
besitzen (wie dies in den Beispielen der 1 bis 4 der
Fall ist), dann sollten die Anzahl Ks und die Anzahl Ks nicht gleich
sein; die Differenz ist exakt die zuvor genannte Anzahl L.
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Die 6 veranschaulicht
die Relativposition der Statorpole 2a, 2b und
Rotorpole 19a, 19b in einem ausgewählten Beobachtungzeitpunkt,
in einem bestimmten Längsschnitt
durch die Rotorringe 17a, 17b und durch den Statorring 2.
Aufgrund der Differenz zwischen Kr und Ks (diese Differenz ist mit L
bezeichnet) befinden sich auf dem Umfang L Bereiche (im vorliegenden
Fall L = 3), in denen die Rotor- und Statorpole zusammenfallen,
und L Bereiche, in denen diese Pole nicht zusammenfallen. Zwischen den
Bereichen des Zusammentreffens 23 und den Bereichen des
Nicht-Zusammentreffens 24 gibt es Bereiche eines partiellen
Zusammentreffens 25a, 25b, in denen die Rotorpole 19a, 19b bezüglich der Statorpole 2a, 2b geringfügig verschoben
sind. In aufeinander folgenden Bereichen eines partiellen Zusammentreffens
sind sie entweder im Uhrzeigersinn oder alternativ im Gegenuhrzeigersinn
verschoben, so daß die
Rotorpole in den Bereichen 25a im Uhrzeigersinn und in
den Bereichen 25b im Gegenuhrzeigersinn verschoben sind.
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Mit
Bezug noch zu 6 und 1 wird das Magnetfeld
im Luftspalt zwischen dem Statorring 2 und dem inneren
Rotorring 17a teilweise durch den vorliegenden Magneten 4 und
teilweise durch die Spule 6 erzeugt. Das gleiche trifft
zu auf den Luftspalt zwischen dem Statorring 2 und dem äußeren Rotorring 17b.
Diejenige Komponente des Magnetfeldes, die durch die Spule erzeugt
wird, verändert
sich längs des
Umfangs des Luftspalts. Durch geeignete Einstellung der elektrischen
Phasen des Dreiphasen-Stroms in den Spulensegmenten 11 ist
es möglich,
daß in
jedem ausgewählten
Beobachtungszeitpunkt das Magnetfeld im Luftspalt zwischen dem Statorring 2 und
dem inneren Rotorring 17a am stärksten gerade in den Bereichen 25b ist.
Das gleiche trifft zu auf das Magnetfeld im Luftspalt zwischen dem
Statorring 2 und dem äußeren Rotorring 17b.
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Infolge
eines derartigen gewichtigen magnetischen Zustands ziehen die Statorpole 2a, 2b die Rotorpole 19a, 19b im
Uhrzeigersinn an. Dadurch wird der Rotor im Uhrzeigersinn be wegt,
und sowie er einen kleinen Bruchteil einer Drehung im Uhrzeigersinn
macht, verschieben sich die Bereiche des partiellen Zusammentreffens 25b beträchtlich
längs des Umfangs
(auch im Uhrzeigersinn, wenn Kr größer als Ks ist, wie dies gemäß 6 der
Fall ist).
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In
diesem neuen Augenblick kann erreicht werden, daß durch den Wechsel der elektrischen Phasen
des Dreiphasen-Stroms das Magnetfeld im Luftspalt zwischen dem Statorring 2 und
dem inneren Rotorring 17a gerade in den neuen Bereichen 25b wieder
am stärksten
ist. Das gleiche trifft auf das Magnetfeld im Luftspalt zwischen
Statorring 2 und äußerem Rotorring 17b zu.
Ein sehr ähnliches
Bild gilt auch für
eine andere Hälfte
der aktiven Motorteile, nämlich
für den
Statorring 3 und die Rotorringe 18a, 18b.
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Auf
diese Weise beginnt sich der Rotor zu bewegen. Während eines einzigen Zyklus
des elektrischen Dreiphasen-Stroms in der Spule 6 dreht
sich der Rotor um eine Rotorpolteilung vorwärts. Der fortlaufende Wechsel
der elektrischen Phasen des Dreiphasen-Stroms kann durch elektrische
Kommutation erzielt werden.
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Ersichtlich
können
mehr als zwei oder mehrere Statoranordnungen 7 koaxial
am Statoranker 1 befestigt werden, und in diesem Fall kann
die Statorspule 6 um all diese gleichzeitig gewickelt werden. Dies
trifft selbst auf Statoranordnungen 7 zu, die auf verschiedenen
Seiten des Statorankers 1 befestigt sind.
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7 veranschaulicht
den Stator eines derartigen Motors, bei dem zwei Statoranordnungen 7 am
Statoranker 1 befestigt sind, einer auf jeder Seite, und
es besitzen beide eine ge meinsame Wicklung 6. In jedem
Fall gleicht die Anzahl der Rotoranordnungen 16a, 16b der
Anzahl der Statoranordnungen 7. Für eine einfache Fertigung kann
der ununterbrochene Draht der Spule 6 manchmal durch separate
Spulenwindungen ersetzt werden. Ein derartiger Fall ist in 7 gezeigt,
bei dem jede einzelne Windung aus einem U-förmigen Kupferteil 6a und
einem kürzeren Kupferteil 6b besteht,
die an Punkten 6c miteinander verlötet oder verschweißt sind.
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In 8 ist
ein anderes Ausführungsbeispiel (Beispiel
B) des Hybrid-Synchron-Motors mit ringförmiger Wicklung gemäß der Erfindung
gezeigt. (Elektrische Leitungen sind wieder nicht dargestellt).
Nahezu alles ist identisch dem Beispiel A, unter der Bedingung der
folgenden Ausnahmen. Die magnetisierte Scheibe 4 im Stator
ist weggelassen, so daß zwei gezahnte
Ringe 2, 3 dicht zusammenliegen, einander berühren (oder
miteinander verschmolzen sind). Zwei ferromagnetische Scheiben 21a, 21b sind durch
zwei magnetischen Scheiben 27a, 27b ersetzt, die
beide in der gleichen Axialrichtung magnetisiert sind, wie dies
die Pfeile in 8 anzeigen. Demzufolge sind
im Beispiel B die Permanentmagneten im Rotor.
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In 9 ist
noch ein weiteres Ausführungsbeispiel
(Beispiel C) des Hybrid-Synchron-Motors mit ringförmiger Wicklung
gemäß der Erfindung
gezeigt (wieder ohne elektrische Leitungen). Er hat auch die Permanentmagneten
im Rotor und ist nahezu identisch dem Beispiel B, mit den folgenden
Ausnahmen. Zwei Scheiben 27a, 27b sind in entgegengesetzter Richtung
magnetisiert, wie die Pfeile in 9 zeigen. Die
innere Rotoranordnung 16a ist relativ zur äußeren Rotoranordnung 16b rund
um die Motorachse um eine halbe Rotorpolteilung winklig verschoben.
Auf diese Weise wird die Konfiguration für einen longitudinalen Abschnitt
einer Relativposition von Rotor- und Statorpolen im Beispiel C erzielt,
wie dies in 10 dargestellt ist, die sich
von der Relativposition des Beispiels B (vgl. 6)
geringfügig
unterscheidet.
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Der
thermische Kontakt zwischen der Spule 6 und dem Motorgehäuse 1, 15,
der in Motoren mit ringförmiger
Spulenausbildung oft gering ist, kann durch Füllen des inneren und des äußeren Spaltes zwischen
Rotor und Stator mit einer Flüssigkeit
beträchtlich
verbessert werden, die verschiedene Funktionen aufweist. Diese sind
Ableiten der gesamten überschüssigen Wärme aus
dem Motorinneren und gleichzeitig Dämpfen der gesamten unerwünschten mechanischen
Schwingungen.
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Hierfür kann eine
spezielle ferromagnetische Flüssigkeit
verwendet werden, die im Spalt einfach durch das Magnetfeld zwischen
Rotor und Stator eingeschlossen gehalten wird. Beispiele ferromagnetischer
Flüssigkeiten
sind verschiedene stabile Suspensionen monodomainer magnetischer
Teilchen in einem nicht-magnetischem Flüssigkeitsträger. Die Teilchen mit einer
durchschnittliche Größe von ca.
10 Nanometer werden mit einem stabilisierenden Dispergiermittel
beschichtet, das eine Teilchen-Agglomeration bei einem Anlegen selbst
eines starken Magnetfeldgradienten an das Eisenfluid verhindert.
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Gewerbliche
Anwendbarkeit
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Wie
vorstehend erläutert,
weist der Hybrid-Synchron-Motor gemäß der Erfindung ein große Magnetfelddichte
im Luftspalt infolge des transversalen Magnetflusses der Permanentmagneten
in Verbindung mit dem longitudinalen Magnetfluß der Spulen und einer hoch
aktiven Oberfläche
beim Luftspalt aufgrund verdoppelter (innerer und äußerer) Luftspalte
auf. Da er fer ner nur einen einzigen Satz an Statorspulen enthält und er
lediglich eine geringe Anzahl an Bauteilen besitzt und herkömmliche
Fertigungstechniken angewandt werden können, ist der Motor preiswert
in der Konstruktion. Darüber
hinaus besitzt der Motor einen ausgezeichneten energetischen Wirkungsgrad
aufgrund lediglich kleiner Ohmscher Verluste in den Spulen.