DE102019000724A1

DE102019000724A1 - Design, construction, applications and control processes of electrical machines, use of electrically excited secondary parts in linear motors, levitation, magnetic bearings and construction of direct electrical machines

Info

Publication number: DE102019000724A1
Application number: DE102019000724.7A
Authority: DE
Inventors: Patrice Weiss; Edna Evangelista Marques da Silva
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2020-07-30

Abstract

Es wird beschrieben, wie elektrische Direktmaschinen so konstruiert werden, daß sie betreffend Kraft/Moment, Geschwindigkeit/Drehzahl und Strom/Spannung beinahe beliebig konfiguriert werden können. Grundlage ist hierbei die Verwendung von bewickelten Polkernen, jeder von denen in der Konfiguration der elektrischen Maschine einen Teil/Zahn einer Zahnwicklung darstellt. Je nach Anordnung der Polkerne und Kommutierung der Wicklungszähne entstehen elektrische Maschinen mit unterschiedlichen Eigenschaften.Weiter wird auf die Vorzüge der Verwendung elektrisch erregter oder hybrider Sekundärteile bei Anordnungen linearer Maschinen eingegangen, mit der nicht nur höhere Geschwindigkeiten im Feldschwächebereich erreicht werden können, das elektrische Differential realisiert werden kann und welches die Verwendung eines Regelungsverfahrens erlaubt, bei dem die Normalkraft der Schwerkraft entgegengesetzt wirkt, indem sich der Stator nicht an den Sekundärteilmagneten entlang anzieht, sondern abstößt.Weiter wird die vorteilhafte Bauweise rotatorischer Direktmaschinen, ebenfalls unter Anwendung von Polkernen, beschrieben.It describes how direct electrical machines are designed so that they can be configured almost arbitrarily in terms of force / torque, speed / speed and current / voltage. The basis for this is the use of wound pole cores, each of which represents a part / tooth of a tooth winding in the configuration of the electrical machine. Depending on the arrangement of the pole cores and the commutation of the winding teeth, electrical machines with different properties are created. Furthermore, the advantages of using electrically excited or hybrid secondary parts in arrangements of linear machines, with which not only higher speeds in the field weakening range can be achieved, the electrical differential is realized and which allows the use of a control method in which the normal force counteracts the force of gravity, in that the stator does not pull along the secondary part magnet, but repels it. Furthermore, the advantageous construction of rotary direct machines, also using pole cores, is described.

Description

Begriffe:Terms:

Direktmaschine:Direct machine:: elektrische Maschine, die ohne zusätzliche Übersetzung direkt auf die Last wirkt bzw. auf die als Last direkt gewirkt wird, z.B. Torquemotor bzw. Scheibenläufergeneratorelectrical machine that acts directly on the load without additional translation or that is directly acted on as a load, e.g. Torque motor or disc rotor generator
Polkern:Polkern:: fertig bewickelter Kern aus ferromagnetischem Material, stellt einen Zahn einer Zahnwicklung darCompletely wound core made of ferromagnetic material, represents a tooth of a tooth winding
Luftspalt:Air gap:: Spalt von gegenüberliegenden Flächen zwischen Stator/Primärteil und Rotor/SekundärteilGap of opposing surfaces between the stator / primary part and rotor / secondary part
aktive Fläche:active area:: Produkt aus Luftspaltbreite x LuftspaltlängeProduct of air gap width x air gap length
Levitation:Levitation:: Abstossung von Primär- und Sekundärteil einer LinearmotoranordnungRepulsion of primary and secondary parts of a linear motor arrangement
Forcer:Forcer:: bewegtes Primärteil (Stator) einer Doppelsekundärteilanordnungmoving primary part (stator) of a double secondary part arrangement

Anwendungsgebiete der ErfindungFields of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich:

I. auf die Konstruktion und den Aufbau elektrischer Maschinen
II. auf die Verwendung von elektrisch erregten Sekundärteilen zur Anwendung in Linearantrieben und die damit verbundenen Effekte
III. auf den Aufbau von Torquemotoren bzw. Direktgeneratoren
IV. auf ein Regelungsverfahren, welches die Levitation (bzw. das Erzeugen von Abstossungskräften zwischen Sekundär- und Primärteil) in elektrischen Linearantrieben und die magnetische Lagerung in rotatorischen elektrischen Antrieben ermöglicht.

The invention relates to:

I. on the design and construction of electrical machines
II. On the use of electrically excited secondary parts for use in linear drives and the associated effects
III. on the construction of torque motors or direct generators
IV. On a control method that enables levitation (or the generation of repulsive forces between the secondary and primary part) in electrical linear drives and the magnetic bearing in rotary electrical drives.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known prior art

Theorie, Auslegung, Konstruktion und Aufbau elektrischer Maschinen ist hinreichend bekannt.
Im Allgemeinen werden die Statoren elektrischer Maschinen als Blechpakete aufgebaut, in deren Nuten die Wicklungen verschiedenster Ausführungsart eingebracht werden.
Rotatorische Maschinen bestehen aus Stator und Rotor. Pro Form der Bleche des Blechpaketes gibt es einen Maschinentyp, welcher durch die Bauhöhe definiert ist, d.h. bei einem Blechpaket erfolgt die Aufteilung in Leistungsklassen über die Länge des Stators/ Rotors.
Herkömmliche elektrische Maschinen haben meist eine längliche Bauform (Länge der Statorbohrung und des Rotors im Vergleich zum jeweiligen Durchmesser größer, relativ wenige Polpaare, daraus resultierend hohe Drehzahlen und kleine Momente, was meist ein Getriebe erfordert). Die Massenträgheit des Rotors ist im Vergleich zum Torquemotor geringer und der Anteil der Streuinduktivität aufgrund der im Vergleich zu aktiven Wicklungsteilen kleineren Wickelkopfgröße ebenfalls geringer.The theory, design, construction and construction of electrical machines are well known.
In general, the stators of electrical machines are constructed as laminated cores, in the slots of which the windings of the most varied types are introduced.
Rotary machines consist of a stator and rotor. There is one machine type for each form of sheet metal in the laminated core, which is defined by the overall height, ie in the case of a laminated core, the division into performance classes is based on the length of the stator / rotor.
Conventional electrical machines usually have an elongated design (the length of the stator bore and the rotor are larger in comparison to the respective diameter, relatively few pole pairs, resulting in high speeds and small moments, which usually requires a gearbox). The inertia of the rotor is lower compared to the torque motor and the proportion of leakage inductance is also lower due to the smaller winding head size compared to active winding parts.

Torquemotoren haben im Vergleich zur Länge der Statorbohrung einen größeren Innendurchmesser des Stators, wesentlich mehr Polpaare, entwickeln dafür aber geringere Drehzahlen und können meist ohne mechanisches Getriebe betrieben werden. Genutzt werden bei Torquemotoren als aktive Fläche die Mantelfläche der Innenbohrung des Statorpaketes (bzw. des kurzen Rotorzylinders). Es gibt auch Ausführungen als Glocken- bzw. Topfläufer, bei dem der bewegliche Rotor in Form eines Topfes (die aktive Fläche im Topfinneren) über den unbeweglichen Stator gestülpt ist.Compared to the length of the stator bore, torque motors have a larger inner diameter of the stator, significantly more pole pairs, but develop lower speeds for this and can usually be operated without a mechanical gear. In the case of torque motors, the outer surface of the inner bore of the stator package (or the short rotor cylinder) is used as the active surface. There are also designs as bell or pot rotors, in which the movable rotor in the form of a pot (the active surface inside the pot) is placed over the immovable stator.

Linearantriebe bestehen aus Primär- und Sekundärteil. Bei einer rotierenden elektrischen Maschine entspricht das Primärteil dem Stator, das Sekundärteil dem Rotor.Linear drives consist of primary and secondary parts. In the case of a rotating electrical machine, the primary part corresponds to the stator, the secondary part to the rotor.

Es gibt verschiedene Ausführungsformen von Linearmotoren:

• die eisenbehaftete Ausführung, bei der die Statorspulen auf einen Eisenkern (Blechpaket) gewickelt sind
• die eisenlose Ausführung, bei der die Statorspulen nicht auf einen Eisenkern gewickelt sind
• Asynchrone Linearantriebe, bei denen das Sekundärteil inaktiv ist und entweder aus elektrisch leitendem Material besteht oder aus einer Art „Käfigaufbau“ unter Verwendung von elektrotechnischem Blech
• Synchrone Linearantriebe, bei denen im Sekundärteil Permanentmagnete verwendet werden
• usw. (Zahnwicklung, verkettete Wicklung...)

There are different types of linear motors:

• the iron-covered version, in which the stator coils are wound on an iron core (laminated core)
• The ironless version, in which the stator coils are not wound on an iron core
• Asynchronous linear drives in which the secondary part is inactive and either consists of electrically conductive material or of a kind of "cage structure" using electrotechnical sheet metal
• Synchronous linear drives, in which permanent magnets are used in the secondary part
• etc. (tooth winding, chained winding ...)

Alle Ausführungen von elektrischen Maschinen sind bezüglich der Flexibilität von Leistungsparametern begrenzt durch die Form und Größe der Blechpakete und meist nicht beliebig kaskadierbar.
Diese Nachteile sollen erfindungsgemäß nach 1.2.1 behoben werden.With regard to the flexibility of performance parameters, all versions of electrical machines are limited by the shape and size of the laminated cores and usually cannot be cascaded as desired.
According to the invention, these disadvantages are to be eliminated according to 1.2.1.

Alle Ausführungsformen von Linearmotoren haben einen oder mehrere Nachteile, z. B.:

1. Bei Verwendung in Werkzeugmaschinen zur spanabhebenden Bearbeitung werden große Vorschubkräfte benötigt, welche durch Verwendung von Synchronantrieben erzeugt werden können. Hierbei müssen die Permanentmagnete des Sekundärteils jedoch mit sehr aufwendigen Maßnahmen vor Spänen geschützt werden. Ähnliches ist beim Wasserstrahl-, Plasma- und Laserschneiden zu beobachten- hier setzen sich die Magnetpole im Laufe der Zeit mit den abgetragenen Stäuben zu, wenn diese ferromagnetische Eigenschaften haben.
2. War es bei Verwendung von rotatorischen, fremderregten Gleichstrommaschinen sehr einfach möglich, in den Bereich der Feldschwächung zu gehen (d.h. weniger Kraft, dafür mehr Geschwindigkeit), so ist das bei den zur Zeit eingesetzten Linearantrieben nur bedingt oder gar nicht möglich.
3. Bei hoher Verfahrgeschwindigkeit (Relativgeschwindigkeit zwischen Primär- und Sekundärteil) werden durch die Permanentmagneten sehr hohe Spannungen in die Statorwicklungen induziert, die der Statorspannung entgegengesetzt sind und diese schwächen. Das bedeutet, bei vorgegebener Statorspannung (meist nicht höher als die Netzspannung) ist die maximale Verfahrgeschwindigkeit der Linearmotoranordnung begrenzt.
4. Die Synchronisierung von zwei Antrieben, welche miteinander mechanisch verbunden sind, ist bei den vorhandenen Systemen nur über aufwendige Hardware und schnelle Software in den Antriebsreglern realisierbar. Die „elektrische Welle“, oder das „elektrische Differential“, die bei rotatorischen Asynchronantrieben mit Phasenläufer einfach auszuführen sind, funktionieren nicht bei den bekannten Ausführungsformen von Linearmotoren.
5. In rotatorischen elektrischen Maschinen treten bei guter mechanischer Ausführung (gleicher Luftspalt entlang des Umfanges der Statorbohrung) kaum Anziehungskräfte zwischen Stator und Rotor auf- bzw. gleichen sich gegenseitig aus. Die bei ungleichem Luftspalt auftretenden Anziehungskräfte werden einfach durch die Wälzlager des Motors aufgefangen. Bei Linearantrieben treten dagegen sehr starke Anziehungskräfte zwischen Sekundärteil und Primärteil auf, die nur durch sehr groß dimensionierte Lagerungen aufgefangen werden können. Die Anziehungskräfte betragen ein Vielfaches der Vorschubkraft des Linearmotors.

All embodiments of linear motors have one or more disadvantages, e.g. B .:

1. When used in machine tools for machining, large feed forces are required, which can be generated by using synchronous drives. In this case, however, the permanent magnets of the secondary part have to be protected against chips with very complex measures. Something similar can be observed in water jet, plasma and laser cutting - here the magnetic poles clog with the removed dusts over time if they have ferromagnetic properties.
2. While using rotary, externally excited DC machines it was very easy to go into the field weakening range (ie less force, but more speed), this is only possible to a limited extent or not at all with the linear drives currently in use.
3. At high travel speed (relative speed between primary and secondary part), the permanent magnets induce very high voltages in the stator windings, which are opposite to the stator voltage and weaken it. This means that with a given stator voltage (usually not higher than the mains voltage) the maximum travel speed of the linear motor arrangement is limited.
4. The synchronization of two drives, which are mechanically connected to each other, can only be achieved with the existing systems using complex hardware and fast software in the drive controllers. The “electrical shaft” or “electrical differential”, which are easy to implement in rotary asynchronous drives with phase rotors, does not work in the known embodiments of linear motors.
5. In rotary electrical machines with good mechanical design (same air gap along the circumference of the stator bore) there are hardly any attractive forces between the stator and the rotor or compensate for one another. The attractive forces that occur when the air gap is uneven are simply absorbed by the roller bearings of the motor. In the case of linear drives, on the other hand, there are very strong attractive forces between the secondary part and the primary part, which can only be absorbed by very large bearings. The attractive forces are a multiple of the feed force of the linear motor.

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß behoben, indem

1. das permanentmagnetisch erregte Sekundärteil durch ein elektromagnetisch erregtes ersetzt wird (in beliebiger Ausführung: einphasig, dreiphasig usw., Zahnwicklung, verkettete Wicklung...).
2. die Erregung/ Bestromung des Sekundärteils mit einem Spannungs-/Stromsystem beliebiger Form vorgenommen wird (Gleichstrom, Wechselstrom, Drehstrom usw.). Die Verwendung von elektromagnetisch erregten Sekundärteilen ist nicht zu verwechseln mit der Doppelstatorananordnung bei Linearmotoren!
3. das Spannungs-/Stromsystem nach bestimmten Algorithmen geregelt wird
4. elektromagnetisch erregte Sekundärteile in Gantry-Anordnungen elektrisch gekoppelt werden (in Reihe, parallel usw.- verschiedene Varianten sind realisierbar, auch in Bezug auf den Umgang mit dem Sternpunkt- soweit in der jeweiligen Anordnung vorhanden).

According to the invention, these disadvantages are eliminated by

1. the permanently magnetically excited secondary part is replaced by an electromagnetically excited one (in any design: single-phase, three-phase, etc., tooth winding, interlinked winding ...).
2. the excitation / energization of the secondary part is carried out with a voltage / current system of any shape (direct current, alternating current, three-phase current, etc.). The use of electromagnetically excited secondary parts should not be confused with the double stator arrangement for linear motors!
3. The voltage / current system is regulated according to certain algorithms
4. Electromagnetically excited secondary parts in gantry arrangements are electrically coupled (in series, parallel, etc. - different variants can be implemented, also with regard to the handling of the star point - if available in the respective arrangement).

Weiterhin gibt es verschiedene Systeme der magnetischen Lagerung, die jedoch alle auf dem Prinzip der Anziehung zwischen Magnetsystemen beruhen. Eine Ausnahme bildet hier die Abstossung unter Verwendung des Effektes der Supraleitfähigkeit, was technisch sehr aufwendig ist und nur für sehr wenige Einsatzfälle sinnvoll erscheint. Alle diese Systeme der magnetischen Lagerung werden jedoch zusätzlich zum Antrieb benötigt.
Erfindungsgemäß gem. 1.2.IV soll der Linearantrieb sowohl die Aufgabe der Erzeugung der Vorschubkraft als auch die Erzeugung der Abstossungskraft übernehmen. Gleiches gilt für den rotatorischen elektrischen Antrieb, bei dem nach dem vorgestellten Verfahren sowohl ein Drehmoment als auch die magnetische Lagerung mit ein und derselben Spulenanordnung erzeugt werden kann.There are also various magnetic bearing systems, but all of them are based on the principle of attraction between magnetic systems. An exception here is the rejection using the effect of superconductivity, which is technically very complex and only for very few Use cases makes sense. However, all of these magnetic bearing systems are required in addition to the drive.
According to the invention. 1.2.IV the linear drive should take on the task of generating the feed force as well as the generation of the repulsive force. The same applies to the rotary electric drive, in which, according to the method presented, both a torque and the magnetic bearing can be generated with one and the same coil arrangement.

In Offenlegungsschrift DE000002143752A wird ein Scheibenläufermotor vorgestellt. Im Unterschied zur vorgestellten Erfindung sind die Spulen jedoch flach und scheibenförmig. Nachteilig ist, daß nur ein Pol der Rotormagneten genutzt wird und ein Weicheisen-Joch benötigt wird.
Bei einem erfindungsgemäßen Stapelaufbau können beide Pole sowohl der Wicklung als auch der Magneten genutzt werden.In disclosure DE000002143752A a disc rotor motor is presented. In contrast to the presented invention, the coils are flat and disk-shaped. The disadvantage is that only one pole of the rotor magnet is used and a soft iron yoke is required.
In a stack structure according to the invention, both poles of the winding as well as the magnets can be used.

In DE000002423665A wird eine sehr interessante Konstruktion vorgestellt, bei der die Magnete in einem ferromagnetischen topfförmigen Joch so angeordnet sind, daß die Zähne der Topfränder die Nord- und Südpole für die Erregerwicklung darstellen. Allerdings wird die Spulenanordnung bei einem dreiphasigen Spannungssystem so nicht funktionieren, da in der kreisrunden Ausführung sich die Magnetpole immer abwechseln müssen.In DE000002423665A a very interesting construction is presented, in which the magnets are arranged in a ferromagnetic pot-shaped yoke so that the teeth of the pot edges represent the north and south poles for the excitation winding. However, the coil arrangement will not work with a three-phase voltage system, since the magnetic poles always have to alternate in the circular version.

In DE000002533187A1 und DE000007927633U1 wird eine relativ komplizierte Konstruktion vorgestellt, bei der ebenfalls ein ferromagnetisches Joch für den Rotor benötigt wird, die Magnete effektiv also nur einen Pol zur Momentbildung bereitstellen. Im Unterschied zur Erfindung ist die Statorwicklung eisenlos.In DE000002533187A1 and DE000007927633U1 a relatively complicated construction is presented, in which a ferromagnetic yoke is also required for the rotor, so the magnets effectively only provide one pole for torque generation. In contrast to the invention, the stator winding is ironless.

In DE102010060482B4 und DE202010009004U1 wird eine Doppelrotoranordnung gezeigt. Nachteilig hier ist, daß ebenfalls nicht das gesamte Magnetvolumen zur Momentbildung beiträgt.In DE102010060482B4 and DE202010009004U1 a double rotor arrangement is shown. The disadvantage here is that the entire magnet volume also does not contribute to the moment formation.

In US000004761590A wird ebenfalls eine sehr interessante Doppelrotoranordnung vorgestellt, welche allerdings nachteilig dadurch ist, daß ebenfalls wieder nicht das gesamte Magnetvolumen zur Verfügung steht. Die Induktion eines Permanentmagneten ist im Allgemeinen wesentlich höher als die einer Spulenanordnung. Nachteilig ist weiterhin die beschränkte Leistungsdichte dieser Anordnung und der Fakt, daß sich hier vermutlich starke parasitäre Momente (diese führen zu Momentriffeln) ausbilden, was erhöhte Anforderungen an die Regelelektronik stellt.In US000004761590A a very interesting double rotor arrangement is also presented, which is disadvantageous in that the entire magnet volume is again not available. The induction of a permanent magnet is generally much higher than that of a coil arrangement. Another disadvantage is the limited power density of this arrangement and the fact that strong parasitic moments (which lead to torque ripples) are probably formed here, which places increased demands on the control electronics.

In FR000002076493A6 ist eine Doppelrotoranordnung vorgestellt, die eine geringe Leistungsdichte durch die großen Magnetabstände hat. Die dort vorgestellte Einzelstatoranordnung nutzt nicht das gesamte Magnetvolumen zur Momentbildung aus.In FR000002076493A6 a double rotor arrangement is presented, which has a low power density due to the large magnet spacings. The single stator arrangement presented there does not use the entire magnet volume for torque generation.

Die in GB000000977014A vorgestellte Anordnung geht von einer gedruckten, verketteten Wicklung aus, die nur im sehr kleinen Leistungsbereich Vorteile bieten kann und den Nachteil hat, radial nicht erweiterbar zu sein. Mit der erfindungsgemäßen Verwendung von Zahnwicklungen auf ferromagnetischem Material wird dieser Nachteil behoben.In the GB000000977014A The arrangement presented is based on a printed, interlinked winding which can only offer advantages in the very small power range and which has the disadvantage of not being radially expandable. With the use of tooth windings on ferromagnetic material according to the invention, this disadvantage is eliminated.

US000003579277A zeigt eine Doppelrotoranordnung, bei der ebenfalls nicht das gesamte Magnetvolumen verwendet wird und welche aufgrund der speziell geformten Spulen und Magneten nicht universell erweiterbar ist. US000003579277A shows a double rotor arrangement in which the entire magnet volume is also not used and which cannot be universally expanded due to the specially shaped coils and magnets.

Erfindungsgemäß können mit ein und denselben Polkernen beinahe beliebige rotatorische und lineare Anordnungen realisiert werden, was in der Maschine dieser Veröffentlichung nicht der Fall ist.According to the invention, almost any rotational and linear arrangements can be realized with one and the same pole core, which is not the case in the machine of this publication.

Im Unterschied zum Generatorstapel, welcher in WO002004017497A1 vorgestellt wird, werden erfindungsgemäß keinerlei speziell geformte Spulenkerne verwendet. Auch hier ist die Leistungsdichte einer Pol-Magnet-Anordnung klein (der magnetische Fluß teilt sich auf, das wird zwar insgesamt ausgeglichen, mindert aber die Leistungsdichte). Auch geht bei dem Mehrspulenkern ein großer Teil des Flusses verloren, es sei denn, man läßt gleichnamige Pole aufeinander wirken, so daß sich der Fluß der gleichen Pole in einem Zahn konzentriert. Aber auch hier wird Leistung verschenkt.In contrast to the generator stack, which is in WO002004017497A1 is presented, no specially shaped coil cores are used according to the invention. Here, too, the power density of a pole-magnet arrangement is low (the magnetic flux divides, which is balanced overall, but reduces the power density). A large part of the flux is also lost in the multi-coil core, unless the poles of the same name are allowed to act on one another so that the flux of the same poles is concentrated in one tooth. But performance is also given away here.

Als Nachteil sind zudem die ferromagnetischen Scheiben zu sehen, auf die die Rotormagnete aufgebracht werden und als Magnetjoch fungieren. Zum einen schließen sich die nicht an der Kraftbildung beteiligten magnetischen Flüsse kurz, zum anderen wird auch hier wieder nur eine Seite des Magneten verwendet. Ein Schutz gegen den Einfluß der Fliehkraft findet nicht statt.The ferromagnetic disks to which the rotor magnets are applied and which act as a magnetic yoke are also a disadvantage. On the one hand, the magnetic fluxes that are not involved in the force formation short, on the other hand, only one side of the magnet is used here. There is no protection against the influence of centrifugal force.

Erfindungsgemäß sind deshalb die Magnete in eine nichtferromagnetische Statorscheibe einzulassen derart, daß sowohl Nord- als auch Südpol des gleichen Magneten an der Kraft-/ Momentbildung beteiligt sind. According to the invention, the magnets are therefore to be embedded in a non-ferromagnetic stator disk in such a way that both north and south poles of the same magnet are involved in the force / moment formation.

Ziel der Erfindung und deren VorteilePurpose of the invention and its advantages

Das Ziel der Erfindung gemäß 1.2.1 besteht darin, sowohl elektrische Torque- als auch Linearmaschinen bei der Projektierung sehr flexibel in Bezug auf die Leistungsparameter zu gestalten und eine einfache Kaskadierbarkeit herzustellen.

Problem:: Die Leistungsparameter werden durch die Größe des Blechpaketes festgelegt; bei rotatorischen Antrieben erfolgt die nächste Leistungsstufe durch eine Verlängerung der Statorbohrung (mehr Bleche im Paket); bei Linearmotoren durch eine Verbreiterung des Statorpaketes (ebenfalls mehr Bleche). Durch die eingebrachte Wicklung sind Moment/Kraft und Drehzahl/Geschwindigkeit festgelegt.
Lösung:: Verwendung von bewickelten Spulenkernen (Polkernen), wobei eine Kernform mit einer Zahnwicklung genügt, um eine ganze Reihe Applikationen zu kreieren. Bei einer linearen Anordnung der Maschine ist die Anzahl der Polkerne p*m (p- Anzahl der Pole, m- Anzahl der Phasen der Speisespannung), bei einer rotatorischen Anordnung 2*p*m.
Problem:: Durch die Blechschnitte sind die Leistungsdaten festgelegt.
Lösung:: Durch Verwendung mehrerer Spuren können die Statoren quer kaskadiert werden und durch die Verwendung mehrerer Polkerne längs. Die Kaskadierung längs kann in Schritten zu m erfolgen (m= Anzahl der Phasen), die Kaskadierung quer in ganzzahligen Verhältnissen (3 und 4).
Problem:: Durch die einmal eingebrachte Wicklung sind die Geschwindigkeiten festgelegt.
Lösung:: Andere Verschaltung der Polkerne und Verwendung von Sekundärteilen gleicher Teilung, aber anderer Magnetpolfolge (Tabelle in 6).

The aim of the invention according to 1.2.1 is to design both electrical torque and linear machines very flexibly with regard to the performance parameters and to produce simple cascading.

Problem:: The performance parameters are determined by the size of the laminated core; in the case of rotary drives, the next performance level is carried out by extending the stator bore (more sheets in the package); for linear motors by widening the stator package (also more sheets). Torque / force and speed / speed are determined by the winding.
Solution:: Use of wound coil cores (pole cores), whereby a core shape with a tooth winding is sufficient to create a whole range of applications. With a linear arrangement of the machine the number of pole cores is p * m (p- number of poles, m- number of phases of the supply voltage), with a rotary arrangement 2 * p * m.
Problem:: The performance data are determined by the sheet metal cuts.
Solution:: The stators can be cascaded transversely by using several tracks and lengthwise by using several pole cores. The cascading lengthways can be done in steps of m (m = number of phases), the cascading lengthways in integer ratios ( 3rd and 4th ).
Problem:: The speeds are defined by the winding once inserted.
Solution:: Different connection of the pole cores and use of secondary parts with the same pitch but different magnetic pole sequence (table in 6 ).

Das Ziel der Erfindung gemäß 1.2.11 besteht darin, durch die Verwendung von elektromagnetisch erregten Sekundärteilen die im Stand der Technik beschriebenen Nachteile zu beheben.

Problem:: Anziehung von ferromagnetischen Spänen in Werkzeugmaschinen durch die Permanentmagneten des Sekundärteiles bei spanabhebenden Verfahren und von ferromagnetischem Staub bei der Verwendung verschiedener Schneidverfahren.
Lösung:: Abschalten des Sekundärteiles (bzw. bei hybriden Anordnungen, bei denen die Induktion von Permanentmagneten durch Elektromagnete in einem gewissen Rahmen geschwächt werden kann- Minimierung der Induktion) und Säuberung mit mechanischen Mitteln(Besen, Druckluft usw.).
Problem:: Eingeschränkte Geschwindigkeit bei Linearmotoren, da herkömmliche Regelungsverfahren bzw. die Permanentmagneten die Feldschwächung kaum unterstützen und die Höhe der Statorspannung meist durch die Netzspannung begrenzt wird (abgesehen von speziellen Elektroniken mit Hochsetzstellern o.ä.).
Lösung:: Absenken der Spannung der Sekundärteilpole mittels einfachem Spannungssteller oder Erhöhen der Spannung des einem Permanentmagneten entgegengesetzt wirkenden Elektromagneten in Hybridanordnungen zur Realisierung der Feldschwächung.
Problem:: Elektronisch aufwendige Synchronisierung von zwei mechanisch gekoppelten Antrieben in Gantry-Anordnungen.
Lösung:: Verwendung eines Reglers für beide Statoren (parallel oder in Reihe-d.h. die beiden verbundenen Statoren der Gantry-Anordnung werden wie in Stator betrachtet) und elektrische Kopplung der beiden elektromagnetischen Sekundärteile, entweder polweise oder in anderer Sektorierung. Durch die Ausgleichströme wird eine Symmetrierung unterstützt.
Problem:: Bei Linearanordnungen werden Magnete auf ein ferromagnetisches Joch aufgeklebt, entweder maschinell oder durch Verwendung einer Schablone/ Matrize, die dann wieder entfernt wird. Die Klebefläche ist nur der nichtwirkende Pol.
Lösung:: Verwendung einer verlierbaren Matrize aus nichtferromagnetischem Material (z.B. Aluminium), die nicht nur Riffel glättet, sondern auch die Klebefläche durch die Verwendung der Seitenflächen des Magneten vergrößert und damit den mechanischen Widerstand gegen einen Magnetabriß erhöht. Weiterhin erhöht sich durch diese Schichtkonstruktion der Widerstand gegen Biegemomente, die durch Anziehungskräfte zwischen Primär- und Sekundärteil entstehen bzw. zwischen Stator- und Rotor.
Problem:: Magnete der Sekundärteile/Rotoren sind im Luftspalt ungeschützt und die Feldlinien verlaufen geradförmig in die Primärteil-/Statorpole.
Lösung:: Verwendung einer dünnen Abdeckung aus nichtmagnetischem Edelstahl, die den magnetischen Luftspalt nur geringfügig vergrößert. Hierdurch werden die Magnete noch besser vor Beschädigungen geschützt, besser fixiert und die Flußlinien werden durch die Phasenübergänge „weicher“. Tatsächlich haben Versuche gezeigt, daß sich hierdurch die Kräfte/Momente sogar noch vergrößern im Vergleich zur Ausführung ohne Abdeckscheibe

The aim of the invention according to 1.2.11 is to eliminate the disadvantages described in the prior art by using electromagnetically excited secondary parts.

Problem:: Attraction of ferromagnetic chips in machine tools by the permanent magnets of the secondary part in machining processes and of ferromagnetic dust when using different cutting processes.
Solution:: Switching off the secondary part (or in hybrid arrangements in which the induction of permanent magnets can be weakened to a certain extent by electromagnets - minimizing the induction) and cleaning with mechanical means (brooms, compressed air, etc.).
Problem:: Limited speed with linear motors, since conventional control methods or the permanent magnets hardly support the field weakening and the level of the stator voltage is usually limited by the mains voltage (apart from special electronics with step-up converters or similar).
Solution:: Lowering the voltage of the secondary part poles by means of a simple voltage regulator or increasing the voltage of the electromagnet acting counter to a permanent magnet in hybrid arrangements in order to implement field weakening.
Problem:: Electronically complex synchronization of two mechanically coupled drives in gantry arrangements.
Solution:: Use of a controller for both stators (parallel or in series - ie the two connected stators of the gantry arrangement are considered as in the stator) and electrical coupling of the two electromagnetic secondary parts, either in poles or in another sector. Balancing is supported by the equalizing currents.
Problem:: In the case of linear arrangements, magnets are glued onto a ferromagnetic yoke, either mechanically or by using a template / die, which is then removed again. The adhesive surface is only the non-effective pole.
Solution:: Use of a removable die made of non-ferromagnetic material (e.g. aluminum), which not only smoothes corrugations, but also enlarges the adhesive surface by using the side surfaces of the magnet and thus increases the mechanical resistance to a magnet tear. Furthermore, this layer construction increases the resistance to bending moments caused by attractive forces between the primary and secondary part or between the stator and rotor.
Problem:: Magnets of the secondary parts / rotors are unprotected in the air gap and the field lines run straight into the primary part / stator poles.
Solution:: Use of a thin cover made of non-magnetic stainless steel, which only slightly increases the magnetic air gap. This protects the magnets even better from damage, fixes them better and the flux lines become “softer” due to the phase transitions. In fact, tests have shown that this even increases the forces / moments compared to the version without a cover plate

Das Ziel der Erfindung gem. 1.2.III besteht darin, durch die Konstruktion (Aufbau) von rotatorischen Direktmaschinen (Torquemotoren, Direktgeneratoren) diese flexibler in den Leistungsdaten zu machen, die Leistungsdichte zu erhöhen und kaskadierbar zu gestalten.

Problem:: Die Mantelfläche eines Zylinders ist bei einer hochpoligen Maschine (großer Durchmesser) ab einem Radius des Zylinders > Höhe des Zylinders kleiner als die zur Verfügung stehenden Seitenfläche des Zylinders (s. 8).
Lösung:: Die Magnete werden in die Seitenflächen des Zylinders eingelassen.
Problem:: In herkömmlichen Torquemotoren werden die Magnete einseitig verwendet, obwohl die magnetische Flußdichte eines Permanentmagneten größer ist, als die Flußdichte, die eine elektromagnetische Spule erzeugen kann.
Lösung:: Durch die Anordnung in den Seitenflächen werden die Permanentmagnete beidseitig verwendet, es arbeiten also 2 Statorteile auf einen Magneten oder einen geteilten Magneten.
Problem:: Bei hohen Drehzahlen müssen die Permanentmagnete auf der Mantelfläche bandagiert werden oder es muß ein Topfläufer verwendet werden, um dem Einfluß der Fliehkräfte entgegenzuwirken.
Lösung:: Die Magnete werden in die Rotorscheibe seitlich eingelassen; damit spielen Fliehkräfte keine Rolle mehr.
Problem:: Je größer die benötigte Leistung bei gleichem Durchmesser, desto größer die Luftspaltfläche, desto tiefer die Statorbohrung.
Lösung:: Es werden mehrere Spuren der Seitenfläche verwendet in der Art, daß die Spurradien ganzzahlige Verhältnisse bilden- die gleichen Verhältnisse wie die unterschiedlichen Synchrongeschwindigkeiten der einzelnen Spuren (4).
Problem:: Eine Kaskadierung von mehreren Torquemotoren ist technisch schwer zu realisieren.
Lösung:: Bei einer benötigten höheren Leistung können Stator- und Rotorscheiben schicht- bzw. stapelförmig kaskadiert werden.
Problem:: Momentriffel entlang des Luftspaltes.
Lösung:: Verwendung von 2 Magneten mit der halben Dicke entlang der Magnetisierungsrichtung, die entsprechend gegeneinander versetzt sind (7).
Problem:: Bei herkömmlichen Anordnungen elektrischer Maschinen sind Segmentantriebe nicht möglich.
Lösung:: Durch die Verwendung von Polkernen auf einem Kreissegment als Stator und einer Scheibe mit eingelassenen Magneten lassen sich Segmentantriebe einfach realisieren. Die vorteilhafte Anwendung von Segmentmaschinen ist z.B. bei Abzügen an Spulen zu sehen, wo der Stator entweder kurzgeschlossen oder mit Gleichspannung erregt wird (dynamische Bremsung).

The aim of the invention acc. 1.2.III consists in the design (construction) of rotary direct machines (torque motors, direct generators) to make them more flexible in the performance data, to increase the power density and to make it cascadable.

Problem:: With a multi-pole machine (large diameter), the circumferential surface of a cylinder is smaller than the available side surface of the cylinder from a radius of the cylinder> height of the cylinder (see 8th ).
Solution:: The magnets are embedded in the side surfaces of the cylinder.
Problem:: In conventional torque motors, the magnets are used on one side, although the magnetic flux density of a permanent magnet is greater than the flux density that an electromagnetic coil can produce.
Solution:: Due to the arrangement in the side surfaces, the permanent magnets are used on both sides, i.e. two stator parts work on one magnet or one divided magnet.
Problem:: At high speeds, the permanent magnets must be bandaged on the outer surface or a top rotor must be used to counteract the influence of centrifugal forces.
Solution:: The magnets are embedded in the side of the rotor disc; centrifugal forces no longer play a role.
Problem:: The greater the power required for the same diameter, the larger the air gap area and the deeper the stator bore.
Solution:: Several tracks of the side surface are used in such a way that the track radii form integer ratios - the same ratios as the different synchronous speeds of the individual tracks ( 4th ).
Problem:: Cascading several torque motors is technically difficult to implement.
Solution:: If higher power is required, stator and rotor disks can be cascaded in layers or stacks.
Problem:: Moments ripple along the air gap.
Solution:: Use of 2 magnets with half the thickness along the direction of magnetization, which are offset accordingly ( 7 ).
Problem:: With conventional arrangements of electrical machines, segment drives are not possible.
Solution:: By using pole cores on a circle segment as a stator and a disc with embedded magnets, segment drives can be easily realized. The advantageous use of segment machines can be seen, for example, in the case of take-offs on coils, where the stator is either short-circuited or excited with direct voltage (dynamic braking).

Das Ziel der Erfindung gemäß 1.2.IV besteht darin, durch ein bestimmtes Regelungsverfahren die Anziehungskräfte zwischen Primär- und Sekundärteil eines Linearmotors bzw. zwischen Stator und Rotor einer rotatorischen elektrischen Maschine zu minimieren bzw. umzukehren bzw. die mechanische Anordnung zu lagern (magnetische Lagerung).

Problem:

• Hohe Anziehungskräfte bei Linearmotoren zwischen Primär- und Sekundärteil.
• Zur magnetischen Aufhängung des Stators ein zweites unabhängiges Trag-Magnetsystem notwendig.

Lösung:

Regelung der Komponenten der Raumvektoren der Primärteilströme und Sekundärteilströme bei Anordnungen mit elektromagnetischem Sekundärteil und Regelung der Komponenten des Raumvektors der Primärteilströme bei Anordnungen mit permanentmagnetischem Sekundärteil derart, daß sich sowohl die tangentialkraftbildenden Komponenten (Vektorprodukt) der Luftspaltleistung als auch die normalkraftbildenden Komponenten (Skalarprodukt) im gleichen Quadranten befinden (mit einfachen Worten: der Stator zieht sich nicht an den Magneten entlang an, sondern drückt sich von den Magneten entlang ab).

The aim of the invention according to 1.2.IV is to determine the attractive forces between the primary and secondary parts of a linear motor or between the stator and the rotor by means of a specific control method to minimize or reverse the rotary electrical machine or to store the mechanical arrangement (magnetic bearing).

Problem:

• High attraction forces with linear motors between primary and secondary part.
• A second independent support magnet system is required for the magnetic suspension of the stator.

Solution:

Regulation of the components of the space vectors of the primary partial currents and secondary partial currents in arrangements with an electromagnetic secondary part and regulation of the components of the space vector of the primary partial currents in arrangements with a permanent magnetic secondary part such that both the tangential force-forming components (vector product) of the air gap performance and the normal force-forming components (scalar product) are the same Quadrants are located (in simple words: the stator does not attract along the magnets, but pushes itself away from the magnets).

Darlegung des Wesens der ErfindungState the nature of the invention

Das Wesen der Erfindung gemäß 1.2.1
liegt in der Verwendung von Polkernen zum Kreieren beliebiger linearer, runder, segmentförmiger Motor- und Generatoranordnungen.The essence of the invention according to 1.2.1
lies in the use of pole cores for creating any linear, round, segment-shaped motor and generator arrangements.

Das Wesen der Erfindung gemäß 1.2.11
liegt in der Verwendung elektrisch erregter Sekundärteile, wobei diese rein elektrisch sind oder als Hybrid mit zusätzlich bestückten Permanentmagneten versehen sein können. Zur Anwendung können die gleichen Polkerne kommen, wie zum Aufbau der Statoren. Die Sekundärteilkerne werden entweder mit einer Gleich- und/ oder Wechselspannung mit beliebiger Kurvenform und Frequenz erregt werden, zur Feldschwächung mit dem Sollwert U=1/v oder zum Erreichen bestimmter physikalischer Gesetze (s. 1.2.IV) nach anderen Gesetzmäßigkeiten angeregt werden.The essence of the invention according to 1.2.11
lies in the use of electrically excited secondary parts, which are purely electrical or can be provided as a hybrid with additionally equipped permanent magnets. The same pole cores can be used as for the construction of the stators. The secondary section cores will either be excited with a DC and / or AC voltage with any curve shape and frequency, be excited to weaken the field with the setpoint U = 1 / v or to achieve certain physical laws (see 1.2.IV) according to other laws.

Das Wesen der Erfindung gemäß 1.2.III
liegt

• in der Verwendung der seitlichen Mantelfläche und/oder Mantelflächen der Läuferscheibe als aktive Flächen,
• und/ oder in der beidseitigen Verwendung der Sekundärteilmagnete,
• und/oder der Verwendung von mehreren konzentrischen Spuren der Luftspaltfläche derart, daß die Polanordnungen so angeordnet sind, daß die Winkelgeschwindigkeit der Rotorscheibe für jede Spur gilt, die Tangentialgeschwindigkeiten also das n-fache des Radius der Spur betragen,
• und/oder der Verwendung von mehreren konzentrischen Spuren der Luftspaltfläche derart, daß jede Spur eine Teilmaschine mit unterschiedlichen Moment- und Drehzahlparametern bildet (z.B. Schweranlauf- äußere Spur, weitere Hochlauf- mittlere Spur, Schnellauf- innere Spur).

The essence of the invention according to 1.2.III
lies

When using the lateral lateral surface and / or lateral surfaces of the rotor disk as active surfaces,
And / or in the use of the secondary part magnets on both sides,
And / or the use of a plurality of concentric tracks of the air gap surface in such a way that the pole arrangements are arranged in such a way that the angular velocity of the rotor disk applies to each track, that is to say the tangential speeds are n times the radius of the track,
• and / or the use of several concentric tracks of the air gap surface such that each track forms a sub-machine with different torque and speed parameters (eg heavy start outer track, further run-up middle track, fast run inner track).

Das Wesen der Erfindung gemäß 1.2.IV
liegt im Regelungsverfahren, welches es ermöglicht, Abstossungskräfte zwischen Primär- und Sekundärteil (bzw. zwischen Rotor und Stator) zu erzeugen.The essence of the invention according to 1.2.IV
lies in the control process, which makes it possible to generate repulsive forces between the primary and secondary part (or between the rotor and stator).

Erläuterung zu 1.2.IV
Nachfolgende Ausführungen sind am Beispiel eines Linearantriebes erläutert. Für den rotatorischen elektrischen Antrieb gilt Entsprechendes.Explanation to 1.2.IV
The following explanations are explained using the example of a linear drive. The same applies to the rotary electric drive.

In der Dissertation „Ein Modell zur Simulation der transienten Vorgänge einer Asynchronlinearmaschine. Parametrierung am Beispiel eines Wirbelstromläufers“ [L.1] wird unter Verwendung von Raumvektoren für Strom und magnetischen Fluss gezeigt, dass folgende Kräfte bei einer Linearmotoranordnung auftreten:In the dissertation “A model for simulating the transient processes of an asynchronous linear machine. Parameterization using the example of an eddy current rotor “[L.1] using space vectors for current and magnetic flux shows that the following forces occur in a linear motor arrangement:

Vorschub- bzw. Tangentialkraft: $\begin{array}{l} F_{X} = F_{M} = \frac{d W_{X}}{d x} = \frac{1}{\sqrt{3}} \frac{π}{τ} * (M_{A c} * i_{A} * i_{c} + M_{B a} * i_{B} * i_{a} + M_{C b} * i_{C} + i_{b} - \\ - M_{A b} * i_{A} * i_{B} - M_{B c} * i_{B} * i_{c} - M_{C a} * i_{C} * i_{a}) \end{array}$

Feed or tangential force:

\begin{array}{l} F_{X} = F_{M} = \frac{d W_{X}}{d x} = \frac{1}{\sqrt{3rd}} \frac{π}{τ} * (M_{A c} * i_{A} * i_{c} + M_{B a} * i_{B} * i_{a} + M_{C. b} * i_{C.} + i_{b} - \\ - M_{A b} * i_{A} * i_{B} - M_{B c} * i_{B} * i_{c} - M_{C. a} * i_{C.} * i_{a}) \end{array}

Anziehungs- bzw. Normalkraft $F_{Y} = F_{M} = \frac{d W_{Y}}{d y} = \frac{1}{2 * δ} \frac{π}{τ} * (M_{A a} * i_{A} * i_{a} + M_{B c} * i_{B} * i_{b} + M_{C c} * i_{C} + i_{c})$

M - Koppelinduktivitäten
δ - Luftspalt
τ - Polteilung
Indizes Grossbuchstaben- Komponenten des Raumvektors der Primärteilströme Indizes Kleinbuchstaben- Komponenten des Raumvektors der Sekundärteilströme

Attraction or normal force

F_{Y} = F_{M} = \frac{d W_{Y}}{d y} = \frac{1}{2nd * δ} \frac{π}{τ} * (M_{A a} * i_{A} * i_{a} + M_{B c} * i_{B} * i_{b} + M_{C. c} * i_{C.} + i_{c})

M - coupling inductors
δ - air gap
τ - pole pitch
Indices uppercase components of the space vector of the primary substreams Indices lowercase components of the space vector of the secondary substreams

Anders ausgedrückt: Die Vorschubkraft wird durch das Vektorprodukt der Stromzeiger definiert, die Anziehungskraft durch das Skalarprodukt der Stromzeiger. Dabei ist es egal, ob das Primärteil dreiphasig oder zweiphasig (elektromagnetischer Nord- und Südpol) aufgebaut ist, da sich verschiedene Systeme durch Koordinatentransformation einfach in das dreiphasige hin- bzw. rücktransformieren lassen.In other words: The feed force is defined by the vector product of the current pointer, the attraction force by the scalar product of the current pointer. It does not matter whether the primary part is three-phase or two-phase (electromagnetic north and south poles), since different systems can be transformed back and forth into the three-phase by means of coordinate transformation.

Es lässt sich zeigen, dass es Bereiche gibt, in der sowohl eine Vorschubkraft (Vektorprodukt >0) entsteht, als auch eine Abstossungskraft (Skalarprodukt > 0). Grafisch ist dieser Fakt in 9 dargestellt.
Im Diagramm sind Vorschubkraft F_T und Anziehungskraft F_N zwischen Primärteil und Sekundärteil einer Linearmotoranordnung dargestellt. Die Darstellung ist zeitunabhängig, sie gilt für jeden Zeitpunkt. Die Kreisfrequenzen ω beider Raumvektoren sind gleich. Die Phasenverschiebung wurde den Komponenten des Raumvektors des Sekundärteilstromes zugeordnet, für jede Komponente gleich angenommen ϕ_a= ϕ_b= ϕ_c) und durchläuft den Bereich von 0...2*π.It can be shown that there are areas in which both a feed force (vector product> 0) and a repulsion force (scalar product> 0) arise. This fact is graphically in 9 shown.
The diagram shows the feed force F _T and the attraction force F _N between the primary part and the secondary part of a linear motor arrangement. The display is time-independent, it applies to every point in time. The angular frequencies ω of both space vectors are the same. The phase shift was assigned to the components of the space vector of the secondary part current, assumed the same for each component ϕ _a = ϕ _b = ϕ _c ) and runs through the range from 0 ... 2 * π.

Bereich von 0 ... π/2 (1,571)Range from 0 ... π / 2 (1,571)

Sind die Phasenlagen identisch, so ist lediglich eine maximale Anziehungskraft vorhanden, die Vorschubkraft ist Null (Vektorprodukt!).
Bei Vergrösserung der Phasenverschiebung wird die Anziehungskraft kleiner, die Vorschubkraft grösser. Bei ϕ=π/2 ist die Vorschubkraft am grössten, die Anziehungskraft wird Null.If the phase positions are identical, there is only a maximum attractive force, the feed force is zero (vector product!).
As the phase shift increases, the force of attraction becomes smaller and the feed force increases. At ϕ = π / 2 the feed force is greatest, the attraction force becomes zero.

Bereich von π/2... π (1.571...3.142)Range from π / 2 ... π (1,571 ... 3,142)

Das ist der Arbeitsbereich für die Levitation. Sowohl Vorschubkraft als auch Abstossungskraft sind im richtigen Bereich. Die anderen Bereiche der Phasenverschiebung können in speziellen Betriebsarten Anwendung finden.This is the work area for levitation. Both the feed force and the repulsive force are in the right range. The other areas of phase shift can be used in special operating modes.

In der Erläuterung wurden die Amplituden der Stromraumvektorkomponenten als gleich angenommen. Die Regelung der Beträge der Vorschub- und Abstossungskraft erfolgt u.a. über die Stromamplituden.In the explanation, the amplitudes of the current space vector components were assumed to be the same. The amounts of the feed and repulsive force are regulated, among other things. about the current amplitudes.

Grundsätzlich sind alle Verfahren zu betrachten, bei denen das Vektor- und das Skalarprodukt die gewünschten Richtungen aufweisen. Das kann nicht nur durch Phasenverschiebung, sondern auch durch Verwendung von Komponenten des Raumzeigers der Primärteilströme und von Komponenten des Raumzeigers der Sekundärteilströme beliebiger Form, Amplitude, Frequenz usw. erfolgen. Zur besseren Anschaulichkeit wurden sinusförmige Komponenten der Raumvektoren angenommen- diese können aber eine beliebige Form haben. Es ist z.B. denkbar, über verschiedene Oberwellen eine Feinjustage der Linearmotoranordnung vorzunehmen.
Das Regelungsverfahren läßt sich also auch bei der Verwendung von Permanentmagneten in Linearmotoranordnungen und rotatorischen Motoren verwenden; in diesem Fall werden nur die Raumvektorkomponenten des Primärteils bzw. des Stators entsprechend geregelt.Basically, all methods are to be considered in which the vector and the scalar product have the desired directions. This can be done not only by phase shifting, but also by using components of the space vector of the primary partial currents and components of the space vector of the secondary partial currents of any shape, amplitude, frequency, etc. For better clarity, sinusoidal components of the space vectors have been assumed - but these can have any shape. For example, it is conceivable to make a fine adjustment of the linear motor arrangement using various harmonics.
The control method can therefore also be used when using permanent magnets in linear motor arrangements and rotary motors; in this case, only the room vector components of the primary part or the stator are regulated accordingly.

Ausführungs- und Anwendungsbeispiele Execution and application examples

BezugszeichenlisteReference list

11: Kern aus vorzugsweise ferromagnetischem MaterialCore made of preferably ferromagnetic material
22nd: ZahnwicklungTooth winding
33rd: bewickelter Polkernwrapped pole core
44th: PrimärteiljochPrimary section yoke
4a4a: PrimärteilPrimary part
55: SekundärteiljochSecondary yoke
5a5a: SekundärteilSecondary part
66: PermanentmagnetPermanent magnet
77: Kammsystem aus nichtmagnetischem Material zur Befestigung von Polkernen am beweglichen Primärteil (Forcer)Comb system made of non-magnetic material for attaching pole cores to the movable primary part (Forcer)
88th: Tragrohr für RotorenSupport tube for rotors
99: Stehbolzen zur StatorbefestigungStud bolts for stator mounting
1010th: Matrize aus nichtmagnetischem Material, Stegdicke an den Rändern ist die Hälfte der Stegdicke zwischen den Magneten zur Längskaskadierbarkeit der SekundärteileDie made of non-magnetic material, web thickness at the edges is half the web thickness between the magnets for the longitudinal cascading of the secondary parts
1111: Aussparung für MagneteCut-out for magnets
A6A6: Stator einreihig mit 6 PolkernenSingle-row stator with 6 pole cores
C15C15: Stator dreireihig mit 15 PolkernenThree-row stator with 15 pole cores
UU: Speisespannung m-phasig, vorzugsweise m=3M-phase supply voltage, preferably m = 3
A₁(r)A ₁ (r): Außenfläche eines Zylinders in Abhängigkeit vom Radius r, StirnmantelflächeOuter surface of a cylinder depending on the radius r, front surface
A₂(r)A ₂ (r): seitliche Mantelflächen eines Zylinders in Abhängigkeit vom Radius rlateral lateral surfaces of a cylinder depending on the radius r
U, V, WAND MANY MORE: Bezeichnung der Phasen eines dreiphasigen SpannungssystemesDesignation of the phases of a three-phase voltage system
N, SN, S: Bezeichnung der MagnetpoleDesignation of the magnetic poles
v₁, v₂ v ₁ , v ₂: Tangentialgeschwindigkeiten der Spuren 1 und 2Tangential speeds of tracks 1 and 2
r₁, r₂ r ₁ , r ₂: Wirkradien der Spuren 1 und 2Effective radii of tracks 1 and 2
F_N F _N: Normalkraft; Anziehungskraft zwischen Stator und RotorNormal force; Attraction between stator and rotor
F_T F _T: Tangentialkraft; VorschubkraftTangential force; Feed force

Anwendung von Polkernen zur Konstruktion elektrischer MaschinenUse of pole cores for the construction of electrical machines

Anwendungsgebiet 1.2.1. Anspruch 1, Fig.1. Fig.2. Fig.3, Fig.4 und Fig.6. Fig.12Area of application 1.2.1. Claim 1, Fig.1. Fig. 2. Fig.3, Fig.4 and Fig.6. Fig. 12

In 1 ist ein typischer Polkern (3) dargestellt. Er besteht aus einem Trägermaterial (1), welches ferromagnetische Eigenschaften haben kann (z.B. aus gepreßtem Eisenpulver besteht oder herkömmlich aus geschichtetem Elektroblech). Darauf ist die Wicklung (2) aufgebracht als Zahnwicklung.
In 2 ist eine typische Linearmotoranordnung zu sehen, die Polkerne (3) sind auf dem Primärteil (4a) angebracht, die Permanentmagnete (6) auf dem Sekundärteil (5a).
In 3 ist gezeigt, wie sich die Linearmotoren kaskadieren lassen; (A6) besteht aus einer Reihe mit 6 Polkernen, (C15) aus drei Reihen mit je 15 Polkernen. Das läßt sich beliebig fortsetzen. Die Zahl der Motorbezeichnung muß durch p*m teilbar sein (p- Polzahl, m-Phasenzahl)
In 4 ist eine rotatorische Anordnung in Draufsicht gezeigt. Ein oder zwei außen angebrachte Statoren, z.B. mit Stehbolzen voneinander im Abstand gehalten, arbeiten auf eine Rotorscheibe, in die die Magnete eingelassen sind. Hierbei werden die Magnete beidseitig genutzt- der Nordpol vom ersten Stator, der Südpol vom zweiten Stator. Diese Konfiguration läßt sich sowohl radial als auch axial erweitern. Die Maschine 2R30 würde z.B. aus 2 Statoren mit je 30 Polkernen bestehen, zwischen denen ein Stator mit z.B. 20 eingelassenen Magneten (in einer Spur) bestehen, die Maschine 2R60 aus zwei Statoren mit jeweils 60 Polkernen, die Maschine 4R60 aus 4 Statoren mit 2 Scheiben usw. bestehen.
In 6 ist gezeigt, wie durch die Änderung der Kommutierung der Polkerne die Synchrongeschwindigkeit geändert werden kann- das gilt sowohl für die lineare Anordnung, als auch für die rotatorische. Bei einfacher Synchrongeschwindigkeit ist die Folge der Statorpolkerne U-V-W, die Folge der Magnete N-S. Bei doppelter Synchrongeschwindigkeit wäre die Folge der Statorpolkerne U-U-V-V-W-W, die Folge der Magnetpole des Sekundärteiles (bzw. Rotorschiene) N-N-S-S usw.In 1 is a typical polar core ( 3rd ). It consists of a carrier material ( 1 ), which can have ferromagnetic properties (e.g. consists of pressed iron powder or conventionally made of layered electrical steel). On it is the winding ( 2nd ) applied as a tooth winding.
In 2nd you can see a typical linear motor arrangement, the pole cores ( 3rd ) are on the primary part ( 4a) attached, the permanent magnets ( 6 ) on the secondary part ( 5a) .
In 3rd is shown how the linear motors can be cascaded; (A6) consists of a row with 6 pole cores, (C15) consists of three rows with 15 pole cores each. This can be continued as desired. The number of the motor designation must be divisible by p * m (p-number of poles, m-number of phases)
In 4th a rotary arrangement is shown in plan view. One or two stators mounted on the outside, for example spaced apart with stud bolts, work on a rotor disk in which the magnets are embedded. The magnets are used on both sides - the north pole of the first stator, the south pole of the second stator. This configuration can be expanded both radially and axially. The machine 2R30 would consist, for example, of 2 stators, each with 30 pole cores, between which a stator with, for example, 20 embedded Magnets (in one track) consist, the machine 2R60 consists of two stators with 60 pole cores each, the machine 4R60 consists of 4 stators with 2 disks etc.
In 6 shows how the synchronous speed can be changed by changing the commutation of the pole cores - this applies to both the linear arrangement and the rotary arrangement. At a simple synchronous speed, the sequence of the stator pole cores is UVW, the sequence of the magnets NS. At twice the synchronous speed, the sequence of the stator pole cores would be UUVVWW, the sequence of the magnetic poles of the secondary part (or rotor rail) would be NNSS etc.

Je nach Anforderungen können die Polkerne auch in Gruppen verschaltet werden; das macht z.B. dann Sinn, wenn sehr viele Polkerne vorhanden sind. Dann wäre die zur Verfügung stehende Speisespannung pro Pol geringer, als bei weniger Polen. Darum kann, wie in 5 gezeigt, kommutiert werden. Mehrere Polkerne - hier 6 - werden zu einer Gruppe zusammengefaßt und die Gruppen dann parallel verschaltet. Usw., Usf.
12 zeigt eine Matrize zum Einbringen der Magnete. Sie ist aus nichtferromagnetischem Material aufgebaut (vorzugsweise Alu als einfaches, sehr preiswertes Stanzteil), hat die gleiche Höhe wie die Magnete und wird mit dem Joch aus ferromagnetischem Material fest verschraubt. Dadurch ist das Aufbringen der Magnete wesentlich einfacher. Da die Stirnflächen der Magnete ebenfalls verklebt werden, ist die gesamte Klebefläche größer und die Magnete sind wesentlich besser vor dem Herauslösen geschützt. Weiterhin erhöht die Schichtbauweise die Stabilität des Sekundärteils gegenüber Biegemomenten.
Die Matrize hat an den Enden nur die halbe Stegbreite des Magnetabstandes, dadurch können mehrere Sekundärteile einfach aneinandergereiht werden.Depending on the requirements, the pole cores can also be connected in groups; this makes sense, for example, when there are a large number of pole cores. Then the available supply voltage per pole would be lower than with fewer poles. Therefore, as in 5 shown, commutated. Several pole cores - here 6 - are combined into a group and the groups are then connected in parallel. Etc., etc.
12th shows a matrix for inserting the magnets. It is made of non-ferromagnetic material (preferably aluminum as a simple, very inexpensive stamped part), has the same height as the magnets and is firmly screwed to the yoke made of ferromagnetic material. This makes it much easier to apply the magnets. Since the end faces of the magnets are also glued, the entire adhesive surface is larger and the magnets are much better protected from being removed. Furthermore, the layered construction increases the stability of the secondary part against bending moments.
The die has only half the web width of the magnet spacing at the ends, which means that several secondary parts can be easily strung together.

Verwendung elektrisch erregter Sekundärteile zur Anwendung in LinearmotorenUse of electrically excited secondary parts for use in linear motors

Anwendungsgebiet 1.2.II; Anspruch 2, Fig. 2Area of application 1.2.II; Claim 2, Fig. 2nd

Hier werden auf die Magnete (6) des Sekundärteiles (5a) entweder Polkerne (3) oder Polkern, der Magnetbreite aufgesetzt (hybride Anordnung) oder ersetzen die Permanentmagnete gänzlich.
Diese Ausführung macht Sinn, wenn die hauptsächliche Komponente der Motorkraft aus der Beschleunigungskraft zur Überwindung der Massenträgheit besteht und die statische Gegenkraft klein ist.
Nach Beschleunigung mit anfänglich hoher Induktion wird die Spannung der Sekundärteilpole vermindert und damit eine Erhöhung der Geschwindigkeit gemäß $ν \sim \frac{1}{c Φ}$

erreicht. Allerdings vermindert sich die Vorschubkraft dann entsprechend.Here the magnets ( 6 ) of the secondary part ( 5a) either pole cores ( 3rd ) or pole core, placed on the magnet width (hybrid arrangement) or completely replace the permanent magnets.
This version makes sense if the main component of the motor force consists of the acceleration force to overcome the inertia and the static counterforce is small.
After acceleration with initially high induction, the voltage of the secondary poles is reduced and thus an increase in speed

ν \sim \frac{1}{c Φ}

reached. However, the feed force then decreases accordingly.

Symmetrieren von Achsen in Gantry-PortalenBalancing axes in gantry portals

Anwendungsgebiet 1.2.II; Anspruch 2Area of application 1.2.II; Claim 2

Ähnlich wie beim elektrischen Differential („elektrische Welle“) bei der Verwendung von Asynchronantrieben mit Schleifringläufer kann bei entsprechender Verschaltung der aktiven Sekundärteile einer Gantry-Anordnung eine Symmetrierung der mechanischen Achsen ohne externen Regelungsaufwand erfolgen.Similar to the electrical differential (“electrical shaft”) when using asynchronous drives with slip ring rotors, the mechanical axes can be symmetrized without the need for external control if the active secondary parts of a gantry arrangement are connected appropriately.

Anwendung in der spanabhebenden BearbeitungApplication in machining

Anwendungsgebiet 1.2.II; Anspruch 2Area of application 1.2.II; Claim 2

Bei der spanabhebenden Bearbeitung kann nach Ausschalten der Anlage und Deaktivierung der Sekundärteile eine Reinigung von Metallstaub und -teilen erfolgen. Ebenso ist es elektrisch relativ unkompliziert, Sekundärteilsektionen unter dem mit z.B. Reinigungsbürsten ausgestattetem Primärteilwagen je nach dessen Position zu- oder abzuschalten.When machining, after switching off the system and deactivating the secondary parts, metal dust and parts can be cleaned. It is also relatively uncomplicated from an electrical point of view to place secondary sections below the one with e.g. Cleaning brushes equipped primary part car switch on or off depending on its position.

Aufbau von rotatorischen MaschinenConstruction of rotary machines

Anwendungsgebiet 1.2.III. Anspruch 3, Fig.4, Fig.8, Fig.10, Fig. 11Area of application 1.2.III. Claim 3, Fig. 4, Fig. 8, Fig. 10, Fig. 11

In 1.6.1 wurde bereits der prinzipielle Aufbau rotatorischer elektrischer Maschinen beschrieben. In 8 ist zu sehen, daß die seitliche Fläche des Zylinders ab einem bestimmten Radius größer ist, als die Mantelfläche; zudem können die Magneten zweiseitig verwendet werden, Weiterhin ist in 4 dargestellt, daß die Einzelmotoren seitlich in Spuren angebracht werden können, wobei gelten muß v₁/r₁=v₂/r₂, da die Winkelgeschwindigkeit für sämtliche aufgebrachten Spuren die gleiche ist. Wenn für eine innere Spur mit dem Radius r₁ die Polkernfolge U-V-W gilt, so muß für die nächst mögliche Spur mit dem Radius r₂=2*r₁ gelten U-U-V-V-W-W usw.
Die Aufteilung in mehrere Motoren unterschiedlicher Synchrongeschwindigkeit ist ebenfalls bei identischer Polkernfolge der Spuren möglich.The basic structure of rotary electrical machines has already been described in 1.6.1. In 8th it can be seen that the lateral surface of the cylinder is larger than the outer surface from a certain radius; In addition, the magnets can be used on both sides. Furthermore, in 4th shown that the individual motors can be attached laterally in tracks, where v ₁ / r ₁ = v ₂ / r ₂ must apply, since the angular velocity is the same for all applied tracks. If for an inner trace with that Radius r ₁ the polar core sequence UVW applies, then UUVVWW etc. must apply for the next possible track with radius r ₂ = 2 * r ₁ .
The division into several motors of different synchronous speeds is also possible with the same polar core sequence of the tracks.

Um Momentenriffel und den Einfluß von Nutharmonischen zu minimieren, sind die Sekundärteilmagnete idealerweise in zwei Teilmagnete aufzuteilen, die, wie in 7 gezeigt ist, versetzt sind. Dabei ist der Winkel so zu wählen, daß die Nutharmonischen minimal sind.
Der gleiche Aufbau kann vorteilhaft in linearen Doppelstatoranwendungen verwendet werden, wenn 2 Statoren auf ein Sekundärteil arbeiten oder in einer Anordnung gem.
10, wobei der Polkern des Forcers nicht versetzt ist, die Magneten des unbeweglichen Sekundärteils jedoch gegensätzlich im optimalen Winkel angeordnet sind (ähnlich 7, aber räumlich getrennt voneinander).
In 11 ist gezeigt, wie die Stator - Rotorkombinationen axial zu einem Stapel aufgebaut werden können. Wenn auf die nichtmagnetischen Haltekämme oder auf die Joche für die Polkerne verzichtet wird und die Polkerne genauso in nichtmagnetisches Material eingelassen wird, wie die Magnete, ergeben sich besonders kompakte Anordnungen- allerdings auf Kosten der Wärmeabführung.In order to minimize torque ripples and the influence of groove harmonics, the secondary magnets should ideally be divided into two magnets, which, as in 7 is shown are offset. The angle should be chosen so that the groove harmonics are minimal.
The same structure can be used advantageously in linear double stator applications if 2 stators work on a secondary part or in an arrangement according to
10th , whereby the pole core of the forcer is not offset, but the magnets of the immovable secondary part are oppositely arranged at the optimal angle (similar 7 , but spatially separated from each other).
In 11 shows how the stator - rotor combinations can be built axially into a stack. If the non-magnetic holding combs or the yokes for the pole cores are dispensed with and the pole cores are embedded in non-magnetic material in the same way as the magnets, particularly compact arrangements result - but at the expense of heat dissipation.

Magnetische LagerungMagnetic storage

Anwendungsgebiet 1.2.VI: Anspruch 4. Fig. 9Area of application 1.2.VI: Claim 4. Fig. 9

Entweder, es werden die Komponenten der Stromvektoren von Stator/Primärteil und Rotor/Sekundärteil einer elektrischen Maschine getrennt, oder es werden nur die Komponenten der Stator-/Sekundärteilströme so geregelt, dass sich Vektor- und Skalarprodukt im richtigen Bereich befinden.Either the components of the current vectors of the stator / primary part and rotor / secondary part of an electrical machine are separated, or only the components of the stator / secondary part currents are regulated in such a way that the vector and scalar product are in the correct range.

BildunterschriftenCaptions

1 Aufbau eines Polkerns 1 Structure of a pole core
2 Aufbau einer Linearmotoranordnung 2nd Structure of a linear motor arrangement
3 Kaskadierung von Linearmotoren 3rd Cascading of linear motors
4 Aufbau von Direktmaschinen, Radiale Kaskadierung 4th Construction of direct machines, radial cascading
5 Kaskadierung durch Parallelschalten von Statorstücken 5 Cascading by connecting stator pieces in parallel
6 Kommutierung bei höheren Geschwindigkeiten 6 Commutation at higher speeds
7 Magnetversatz bei Doppelstator- und Doppelsekundärteilanordnungen 7 Magnetic offset in double stator and double secondary part arrangements
8 Verhältnis von seitlichen Mantelflächen A₂ zur Stirnmantelfläche A₁ eines Zylinders 8th Ratio of lateral surface areas A ₂ to the front surface area A _{1 of} a cylinder
9 Vektor- und Skalarprodukt der Raumvektoren von Stator- und Primärteilstrom, zeitunabhängig, in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung ϕ zwischen Sekundärteil- und Primärteilströmen (F_T= Vorschub- und F_N=Anziehungskraft) 9 Vector and scalar product of the space vectors of the stator and primary partial currents, independent of time, depending on the phase shift ϕ between secondary and primary partial currents (F _T = feed force and F _N = attractive force)
10 Aufbau einer Anordnung mit Forcer 10th Build an arrangement with Forcer
11 Aufbau von Direktmaschinen, axiale Kaskadierung; Stapelanordnung 11 Construction of direct machines, axial cascading; Stacking arrangement
12 Magnetmatrize zum einfachen Einbringen der Magnete 12th Magnet matrix for easy insertion of the magnets

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 000002143752 A [0010]DE 000002143752 A [0010]
DE 000002423665 A [0011]DE 000002423665 A [0011]
DE 000002533187 A1 [0012]DE 000002533187 A1 [0012]
DE 000007927633 U1 [0012]DE 000007927633 U1 [0012]
DE 102010060482 B4 [0013]DE 102010060482 B4 [0013]
DE 202010009004 U1 [0013]DE 202010009004 U1 [0013]
US 000004761590 A [0014]US 000004761590 A [0014]
FR 000002076493 A6 [0015]FR 000002076493 A6 [0015]
GB 000000977014 A [0016]GB 000000977014 A [0016]
US 000003579277 A [0017]US 000003579277 A [0017]
WO 002004017497 A1 [0019]WO 002004017497 A1 [0019]

Claims

Konstruktion, Aufbau, Applikation von elektrischen Maschinen, gekennzeichnet dadurch, daß diese variabel aus Polkernen aufgebaut werden, wobei jeder Polkern den Zahn einer Zahnwicklung darstellt und der magnetische Fluß nicht aufgeteilt wird, sondern direkt durch die Kopf- und Fußfläche des Polkerns geht.Construction, construction, application of electrical machines, characterized in that they are variably constructed from pole cores, each pole core representing the tooth of a tooth winding and the magnetic flux not being split up, but going directly through the top and bottom surfaces of the pole core.

Konstruktion, Aufbau, Applikation von elektrischen Maschinen nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß die daraus konstruierten elektrischen Maschinen im linearen Fall sowohl in der Länge als auch in der Breite variiert werden können und im rotatorischen Fall sowohl radial als auch axial durch entsprechende Wachstumsgesetze bei der Erhöhung der Polkernanzahl.Construction, construction, application of electrical machines according to Claim 1 characterized in that the electrical machines constructed therefrom can be varied both in length and in width in the linear case and in the rotary case both radially and axially by corresponding growth laws when increasing the number of pole cores.

Konstruktion, Aufbau, Applikation von elektrischen Maschinen nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß durch die Art der Kommutierung der Stator- bzw. Primärteilanordnungen verschiedene Polteilungen unter Verwendung von entsprechenden Sekundärteil- bzw. Rotoranordnungen realisiert werden können.Construction, construction, application of electrical machines according to Claim 1 characterized in that, by the type of commutation of the stator or primary part arrangements, different pole pitches can be realized using corresponding secondary part or rotor arrangements.

Konstruktion, Aufbau, Applikation von elektrischen Maschinen nach Anspruch 1 und Aufbau von Direktmaschinen, gekennzeichnet dadurch, daß die Permanentmagnete des Sekundärteiles bzw. der Rotorscheibe bei Doppelstatoranordnungen entlang der Magnetisierungsrichtung zweigeteilt sind und im Winkel versetzt so angeordnet sind, daß sich minimale Harmonische ausbilden (parasitäre Kräfte und Momente, Riffel).Construction, construction, application of electrical machines according to Claim 1 and construction of direct machines, characterized in that the permanent magnets of the secondary part or the rotor disk in the case of double stator arrangements are divided in two along the direction of magnetization and are arranged at an angle such that minimal harmonics are formed (parasitic forces and moments, ripples).

Konstruktion, Aufbau, Applikation von elektrischen Maschinen nach Anspruch 1 und Aufbau von Direktmaschinen, gekennzeichnet dadurch, daß die Matrize zum Anbringen der Magnete konstruktives Element der Sekundärteilanordnung wird, wobei die Oberfläche zur Klebeverbindung vergrößert wird und sich die mechanische Stabilität der Anordnung erhöht.Construction, construction, application of electrical machines according to Claim 1 and construction of direct machines, characterized in that the die for attaching the magnets becomes a structural element of the secondary part arrangement, the surface area for the adhesive connection being increased and the mechanical stability of the arrangement being increased.

Konstruktion, Aufbau, Applikation von elektrischen Maschinen nach Anspruch 1 und Aufbau von Direktmaschinen, gekennzeichnet dadurch, daß die Permanentmagnete des Sekundärteiles bzw. der Rotorscheibe mit einer dünnen nichtmagnetischen Edelstahlabdeckung versehen sind, die den magnetischen Luftspalt nur unwesentlich erhöht, die mechanische Stabilität erhöht, die Flußlinien so verändert, daß Riffelbildung minimiert und die resultierende Kraft vergrößert wird. Construction, construction, application of electrical machines according to Claim 1 and construction of direct machines, characterized in that the permanent magnets of the secondary part or the rotor disk are provided with a thin non-magnetic stainless steel cover, which increases the magnetic air gap only insignificantly, increases the mechanical stability, changes the flux lines so that ripple formation is minimized and the resulting force is enlarged.

Verwendung elektromagnetisch erregter Sekundärteile beliebiger Ausführungen in Linearmotoranordnungen, gekennzeichnet dadurch, daß das Sekundärteil der Linearmotoranordnung eine elektrische Wicklung beliebiger Form (verkettet, zweiphasig, Zahnwicklung) oder Hybridmagnete aufweist, die entweder eisenbehaftet oder eisenlos ist und die oder deren Segmente von Spannungen beliebiger Form, Verschaltung, Amplitude, Frequenz und Phasenlage entsprechend gesteuert oder geregelt gespeist, nicht gespeist oder kurzgeschlossen werden.Use of electromagnetically excited secondary parts of any design in linear motor arrangements, characterized in that the secondary part of the linear motor arrangement has an electrical winding of any shape (chained, two-phase, toothed winding) or hybrid magnets, which is either iron-bound or iron-free and the or their segments of voltages of any shape, interconnection , Amplitude, frequency and phase position are fed or controlled accordingly, not fed or short-circuited.

Konstruktion, Aufbau, Applikation von Direktmaschinen, gekennzeichnet dadurch, daß die Permanentmagnete des Sekundärteiles bzw. der Rotorscheibe in eine nichtmagnetische Trägerplatte seitlich eingelassen sind derart, daß beide Pole eines Magneten von zwei gegenüberliegenden Statoren gleicher Richtung der Wanderwelle, aber gegensätzlicher Polung verwendet werden. Der Fluß im Primärteil/Stator geht dabei direkt durch die Kopf- bzw. Fußfläche des Polkerns und wird nicht aufgeteilt.Design, construction, application of direct machines, characterized in that the permanent magnets of the secondary part or the rotor disk are laterally embedded in a non-magnetic carrier plate such that both poles of a magnet are used by two opposite stators in the same direction of the traveling wave but with opposite polarity. The flow in the primary part / stator goes directly through the head or foot surface of the pole core and is not divided.

Konstruktion, Aufbau, Applikation von Direktmaschinen nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß bei der rotatorischen Anwendung mehrere konzentrische Spuren verwendet werden, wobei die Polteilung jeder Spur in Abhängigkeit vom Radius der Spur so gelegt wird, daß die Tangentialgeschwindigkeiten der Spuren das gleiche Verhältnis wie die Radien der Spuren haben.Design, construction, application of direct machines according to Claim 8 , characterized in that several concentric tracks are used in the rotary application, the pole pitch of each track depending on the radius of the track being such that the tangential speeds of the tracks have the same ratio as the radii of the tracks.

Konstruktion, Aufbau, Applikation von Direktmaschinen nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Motorpakete, bestehend aus Stator - Rotorscheibe - Stator in axialer Richtung kaskadiert werden können, wobei die inneren Statorringe beidseitig mit Polkernen bestückt sind.Design, construction, application of direct machines according to Claim 8 , characterized in that the motor packages, consisting of stator - rotor disk - stator, can be cascaded in the axial direction, the inner stator rings being equipped with pole cores on both sides.

Konstruktion, Aufbau, Applikation von Direktmaschinen nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Spuren der Motoranordnung gleiche Polteilungen haben und die so entstehenden elektrischen Teilmaschinen unterschiedlicher Drehzahl und mit unterschiedlichen Momenten für verschiedene Teilaufgaben verwendet werden können, Schweranlauf, Hochlauf, Schnelllauf.Design, construction, application of direct machines according to Claim 8 , characterized in that the traces of the motor arrangement have the same pole pitches and the resulting electrical sub-machines of different speeds and with different moments can be used for different sub-tasks, heavy starting, run-up, high-speed.

Verfahren zur Regelung/Steuerung/Manipulation der Komponenten der Raumzeiger von Primärteil- und Sekundärteilstrom gekennzeichnet dadurch, daß sowohl das Skalar- als auch das Vektorprodukt der Komponenten beliebige Werte und Richtungen annehmen können, u.a. auch derart, dass sich neben einer Vorschubkraft in der gewünschten Richtung auch eine Abstossungskraft zwischen Primär- und Sekundärteil ausbilden kann (Levitation).Process for regulating / controlling / manipulating the components of the space pointers of primary and secondary part streams characterized in that both the scalar and the vector product of the Components can assume any values and directions, including in such a way that in addition to a feed force in the desired direction, a repulsive force can also develop between the primary and secondary part (levitation).