DE102021121383A1 - Switched reluctance machine - Google Patents

Abstract

Geschaltete Reluktanzmaschine (1-13) mit einem Läufer (14) und einem Stator (15), wobei der Stator (15) mehrere Statorpolpaare (16-19) aufweist, die jeweils durch von einem Grundkörper (20) des Stators (15) abstehende Statorzähne (21) gebildet sind, wobei einerseits der Stator (15) ein zylinderförmiger Stator (15) ist und die Statorzähne (21) in Umfangsrichtung des Stators (15) voneinander beabstandet sind oder wobei andererseits der Stator (15) ein linearer Stator (15) ist und die Statorzähne (21) in Längsrichtung des Stators (15) voneinander beabstandet sind,- wobei einerseits jeder Statorpol (24-29) wenigstens eines ausgewählten der Statorpolpaare (16-19) mehrere separate Statorzähne (21) aufweist, und/oder- wobei andererseits wenigstens ein jeweiliger verzweigter Statorzahn (30) jedes Statorpols (24-29) des ausgewählten Statorpolpaars (17-19) oder wenigstens eines ausgewählten der Statorpolpaare (16-19) sich ausgehend von einer an dem Grundkörper (20) angrenzenden Basis (31) verzweigt, sodass der jeweilige Statorzahn (30) mehrere getrennte, dem Läufer (14) zugewandte Endflächen (32-35) aufweist.Switched reluctance machine (1-13) with a rotor (14) and a stator (15), the stator (15) having a plurality of stator pole pairs (16-19) each protruding from a base body (20) of the stator (15). Stator teeth (21) are formed, on the one hand the stator (15) being a cylindrical stator (15) and the stator teeth (21) being spaced apart from one another in the circumferential direction of the stator (15) or on the other hand the stator (15) being a linear stator (15 ) and the stator teeth (21) are spaced apart from one another in the longitudinal direction of the stator (15),- on the one hand each stator pole (24-29) of at least one selected one of the stator pole pairs (16-19) having a plurality of separate stator teeth (21), and/or - wherein, on the other hand, at least one respective branched stator tooth (30) of each stator pole (24-29) of the selected pair of stator poles (17-19) or at least one selected pair of stator poles (16-19) extends from a base ( 31) bifurcated igt, so that the respective stator tooth (30) has a plurality of separate end surfaces (32-35) facing the rotor (14).

Description

Die Erfindung betrifft eine geschaltete Reluktanzmaschine mit einem Läufer und einem Stator, wobei der Stator mehrere Statorpolpaare aufweist, die jeweils durch von einem Grundkörper des Stators abstehende Statorzähne gebildet sind, wobei einerseits der Stator ein zylinderförmiger Stator ist und die Statorzähne in Umfangsrichtung des Stators voneinander beabstandet sind oder wobei andererseits der Stator ein linearer Stator ist und die Statorzähne in Längsrichtung des Stators voneinander beabstandet sind.The invention relates to a switched reluctance machine with a rotor and a stator, the stator having a plurality of stator pole pairs which are each formed by stator teeth projecting from a base body of the stator, the stator being a cylindrical stator on the one hand and the stator teeth being spaced apart from one another in the circumferential direction of the stator or, on the other hand, the stator is a linear stator and the stator teeth are spaced from each other in the longitudinal direction of the stator.

Reluktanzmaschinen basieren auf dem physikalischen Prinzip, dass Systeme nach einem Zustand minimalen magnetischen Widerstands streben. Beispielsweise wird sich ein drehbares oder verschiebbares Joch stets so bezüglich eines Spulenpaars anordnen, dass der magnetische Kreis einen minimalen magnetischen Widerstand aufweist, womit auch die Induktivität der Spulen maximal wird. In Reluktanzmaschinen wird dies dazu genutzt, durch eine entsprechende Richtungsvorgabe für ein Magnetfeld oder das sequentielle Schalten von Magnetfeldern ein Drehmoment oder eine Kraft auf einen Läufer auszuüben. Das Prinzip wird im Folgenden anhand einer Maschine mit einem zylinderförmigen Stator und einem drehbaren Läufer, also einem Rotor, erläutert, wobei sich die entsprechenden Ausführungen auch auf einen Linearmotor übertragen lassen.Reluctance machines are based on the physical principle that systems strive for a state of minimum reluctance. For example, a rotatable or displaceable yoke will always be arranged in relation to a pair of coils in such a way that the magnetic circuit has a minimum magnetic resistance, which means that the inductance of the coils is also at a maximum. In reluctance machines, this is used to exert a torque or force on a rotor by specifying the direction of a magnetic field or by switching magnetic fields sequentially. The principle is explained below using a machine with a cylindrical stator and a rotatable runner, i.e. a rotor, whereby the corresponding explanations can also be transferred to a linear motor.

Im Stand der Technik wird zwischen zwei Arten von Reluktanzmaschinen unterschieden. Bei synchronen Reluktanzmaschinen wird ein rotierendes Magnetfeld genutzt, das einer Orientierung eines Rotors vorauseilt, womit auf den Rotor ein Moment wirkt, um den Rotor in Richtung des Magnetfelds auszurichten.In the prior art, a distinction is made between two types of reluctance machines. Synchronous reluctance machines use a rotating magnetic field that precedes an orientation of a rotor, thus applying a moment to the rotor to align the rotor in the direction of the magnetic field.

Bei geschalteten Reluktanzmaschinen werden hingegen stark ausgeprägte Zahnstrukturen an Rotor und Stator genutzt, wobei ein Magnetfeld eines jeweiligen Statorpolpaars zu einem Zeitpunkt eingeschaltet wird, zu dem eine relativ geringe Überdeckungsfläche zwischen den Statorzähnen des Statorpolpaars und einem Rotorzahnpaar vorhanden ist. Da bei einem Ansteigen dieser Überdeckungsfläche der magnetische Widerstand für das Statorpolpaar sinkt bzw. die Induktivität der dort genutzten Spulen steigt, resultiert hieraus ein Drehmoment auf den Rotor, so dass die Überdeckungsfläche maximiert wird und die Statorzähne und Rotorzähne in vollständigen Überlapp gebracht werden.Switched reluctance machines, on the other hand, use pronounced tooth structures on the rotor and stator, with a magnetic field of a respective stator pole pair being switched on at a time when there is a relatively small overlapping area between the stator teeth of the stator pole pair and a rotor tooth pair. Since the magnetic resistance for the pair of stator poles decreases and the inductance of the coils used there increases when this overlapping area increases, this results in a torque on the rotor, so that the overlapping area is maximized and the stator teeth and rotor teeth are brought into complete overlap.

Wird zu diesem Zeitpunkt oder kurz zuvor das Magnetfeld abgeschaltet, kann der Rotor weiterdrehen und dieser Vorgang kann anschließend für ein weiteres Paar von Rotorzähnen und Statorzähnen wiederholt werden, um eine kontinuierliche Rotation des Rotors zu erreichen. Das resultierende Drehmoment M hängt hierbei von dem magnetischen Fluss und somit von dem Spulenstrom i und von der Änderung der Induktivität L der Spulen mit dem Winkel δ zwischen der Ausrichtung der Rotorzähne und der Statorzähne ab. Im linearen Bereich, in dem keine Sättigung der Rotor- bzw. Statorzähne auftritt, gilt hierbei: $$M=\mathrm{0,5}{i}^2\frac{dL\left(\delta \right)}{d\delta }$$

If the magnetic field is switched off at this time or shortly before, the rotor can continue to rotate and this process can then be repeated for another pair of rotor teeth and stator teeth in order to achieve continuous rotation of the rotor. The resulting torque M depends on the magnetic flux and thus on the coil current i and on the change in the inductance L of the coils with the angle δ between the alignment of the rotor teeth and the stator teeth. In the linear range, in which there is no saturation of the rotor or stator teeth, the following applies: $$M=0.5{\mathrm{<figure-callout\; id="2"\; label="i"\; filenames="DE102021121383A1\_0004.png"\; state="\{\{state\}\}">i</figure-callout>}}^2\frac{\mathrm{i.e}L\left(\delta \right)}{\mathrm{i.e}\delta }$$

Geschaltete Reluktanzmaschinen sind robust, mit geringem Aufwand aufbaubar und können bei niedrigen Drehzahlen bei gleicher Baugröße typischerweise höhere Momente erreichen als synchrone Reluktanzmaschinen. Um jedoch Momentlücken bzw. starke Momentschwankungen bei bestimmten Winkelstellungen zu vermeiden, ist es bei bekannten geschalteten Reluktanzmaschinen erforderlich, relativ viele Statorpolpaare und Rotorpolpaare, also jeweilige geometrisch ausgeprägte Zahnpaare, zu verwenden, wobei üblicherweise rotorseitig eine andere Zahl von Zahnpaaren genutzt wird als statorseitig. Dies ist insbesondere erforderlich, da Spulenströme nicht instantan geschaltet werden können, sondern gewisse Schaltzeiten zum Auf- bzw. Abbau des Spulenstroms erforderlich sind, die von den verfügbaren bzw. maximal zulässigen Spannungen im System abhängen. Um aus jeder Läuferposition anlaufen zu können, benötigen herkömmliche geschaltete Reluktanzmaschinen mindestens vier Statorpolpaare und drei Läuferpolpaare. Allerdings tritt, insbesondere aufgrund der obig erläuterten Schaltzeiten, weiterhin eine deutliche Welligkeit des Drehmoments auf. In der Praxis werden deshalb häufig Maschinen mit noch höherer Polzahl eingesetzt, um den Drehmomentverlauf zu verstetigen.Switched reluctance machines are robust, can be set up with little effort and can typically achieve higher torques at low speeds than synchronous reluctance machines of the same size. However, in order to avoid torque gaps or strong torque fluctuations at certain angular positions, it is necessary in known switched reluctance machines to use a relatively large number of stator pole pairs and rotor pole pairs, i.e. respective geometrically pronounced pairs of teeth, with a different number of pairs of teeth being used on the rotor side than on the stator side. This is necessary in particular because coil currents cannot be switched instantaneously, rather certain switching times are required to build up or reduce the coil current, which depend on the available or maximum permissible voltages in the system. In order to start from any rotor position, conventional switched reluctance machines require at least four pairs of stator poles and three pairs of rotor poles. However, due in particular to the switching times explained above, there is still a significant ripple in the torque. In practice, machines with an even higher number of poles are therefore often used in order to stabilize the torque curve.

Die Nutzung einer großen Zahl von Rotor- und/oder Statorpolen erhöht das maximal bereitstellbare Drehmoment, kann jedoch nachteilig sein, da hierdurch kleine mögliche bzw. effektive Schaltwinkel resultieren. Bei einem zylinderförmigen Stator ist der Schaltwinkel jener Winkel, der durch den Rotor zwischen dem Einschalten des Magnetfeldes für einen bestimmten Statorpol und dem Erreichen der minimalen Reluktanz für den geschalteten Statorpol überstrichen wird. Der maximale mögliche Schaltwinkel ist bei üblichen Reluktanzmaschinen hierbei jener Winkel, bei dem die Rotorzahnlücke mittig zur einzuschaltenden Windung steht. Der maximal mögliche Schaltwinkel kann somit berechnet werden, indem ein Winkel von 180° durch die Anzahl der Rotorzähne geteilt wird.The use of a large number of rotor and/or stator poles increases the maximum torque that can be provided, but can be disadvantageous since this results in small possible or effective switching angles. In the case of a cylindrical stator, the switching angle is the angle that is swept by the rotor between switching on the magnetic field for a specific stator pole and reaching the minimum reluctance for the switched stator pole. In conventional reluctance machines, the maximum possible switching angle is that angle at which the rotor tooth gap is in the middle of the winding to be switched on. The maximum possible switching angle can thus be calculated by dividing an angle of 180° by the number of rotor teeth.

Nennenswerte Drehmomentbeiträge eines geschalteten Statorpolpaars treten jedoch erst ab dem effektiven Schaltwinkel auf, bei dem ein Überlapp einer rotorseitigen Endflächen des Statorzahns mit einer statorseitigen Endfläche eines Läuferzahns beginnt. Der effektive Schaltwinkel kann bei üblichen geschalteten Reluktanzmaschine berechnet werden, in dem der Winkel von 180° durch die Anzahl der Statorzähne und somit durch die Anzahl der magnetischen Pole des Stators geteilt wird.Significant torque contributions of a switched pair of stator poles, however, only occur from the effective switching angle at which an over lap of a rotor-side end face of the stator tooth begins with a stator-side end face of a rotor tooth. The effective switching angle can be calculated for conventional switched reluctance machines by dividing the angle of 180° by the number of stator teeth and thus by the number of magnetic poles of the stator.

Wie sich aus den obigen Ausführungen zum maximalen bzw. effektiven Schaltwinkel ergibt, führt eine hohe Rotor- bzw. Statorpolzahl zwar insgesamt zu hohen Drehmomenten, andererseits aber zu kleinen effektiven bzw. möglichen Schaltwinkeln und somit dazu, dass pro Schaltvorgang nur noch über ein relativ kleines überstrichenes Winkelsegment ein nennenswertes Drehmoment aufgebracht werden kann. Aufgrund der deutlich höheren erforderlichen Schalthäufigkeit nimmt für hohe Polzahlen somit der negative Einfluss der Stromanstiegs- und Abfallzeiten zu und die Effizienz der Reluktanzmaschine sinkt. Insbesondere eine Erhöhung der genutzten Statorpole erhöht zudem den Schaltungsaufwand merklich, da eine merklich größere Zahl separat anzusteuernder Spulen genutzt werden muss.As can be seen from the above statements on the maximum or effective switching angle, a high number of rotor or stator poles leads to high torques overall, but on the other hand to small effective or possible switching angles and thus to the fact that only a relatively small swept angle segment a significant torque can be applied. Due to the significantly higher required switching frequency, the negative influence of the current rise and fall times increases for high numbers of poles and the efficiency of the reluctance machine decreases. In particular, an increase in the number of stator poles used also noticeably increases the circuit complexity, since a noticeably larger number of coils to be controlled separately must be used.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Reluktanzmaschine anzugeben, wobei insbesondere ermöglicht werden soll, hohe Drehmomente bereitzustellen und/oder Drehmomentschwankungen zu reduzieren, ohne dass die Anzahl der Polpaare und somit der Schaltungsaufwand erhöht werden muss.The invention is therefore based on the object of specifying a reluctance machine that is improved in comparison thereto, in particular making it possible to provide high torques and/or to reduce torque fluctuations without having to increase the number of pole pairs and thus the circuit complexity.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine geschaltete Reluktanzmaschine der eingangsgenannten Art gelöst, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist,

• - dass einerseits jeder Statorpol wenigstens eines ausgewählten der Statorpolpaare mehrere separate Statorzähne aufweist, und/oder
• - dass andererseits wenigstens ein jeweiliger verzweigter Statorzahn jedes Statorpols des ausgewählten Statorpolpaars oder wenigstens eines ausgewählten der Statorpolpaare sich ausgehend von einer an dem Grundkörper angrenzenden Basis verzweigt, sodass der jeweilige Statorzahn mehrere getrennte, dem Läufer zugewandte Endflächen aufweist.

The object is achieved according to the invention by a switched reluctance machine of the type mentioned at the outset, it being provided according to the invention

• - that on the one hand each stator pole has at least one selected one of the stator pole pairs a plurality of separate stator teeth, and/or
• - that on the other hand at least one respective branched stator tooth of each stator pole of the selected stator pole pair or at least one selected one of the stator pole pairs branches out from a base adjacent to the base body, so that the respective stator tooth has a plurality of separate end surfaces facing the rotor.

Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass durch eine Nutzung von mehreren separaten Statorzähnen für zumindest Teile der Statorpole bzw. wenigstens eines verzweigten Statorzahns erreicht werden kann, dass über den gesamten Dreh- bzw. Bewegungspfad des Läufers bei ansonsten gleichem Aufbau der geschalteten Reluktanzmaschine ein erheblich gleichmäßigerer Drehmoment- bzw. Krafteintrag in den Läufer erfolgen kann, als wenn nur ein einzelner Statorzahn mit einer Endfläche pro Pol genutzt würde. Dies kann insbesondere dazu dienen, Drehmomentlücken zu schließen bzw. zumindest erheblich zu verkleinern, sodass, wie später noch erläutert werden wird, beispielsweise bereits jeweils vier Stator- und Läuferpole ausreichend sein können, um eine im Wesentlichen durchgehende Drehmoment- bzw. Kraftbereitstellung zu erreichen. In the context of the invention, it was recognized that the use of several separate stator teeth for at least parts of the stator poles or at least one branched stator tooth can result in a significantly more even torque or force can be applied to the rotor than if only a single stator tooth with one end face per pole were used. This can be used in particular to close or at least significantly reduce torque gaps, so that, as will be explained later, four stator and rotor poles, for example, can already be sufficient to achieve a substantially continuous provision of torque or force.

Die Nutzung von mehreren dem Läufer zugewandten Endflächen mehrerer Statorzähne bzw. eines verzweigten Statorzahns kann zwar gegenüber üblichen Reluktanzmaschinen dazu führen, dass geringere Spitzenwerte des Drehmoments während der Umdrehung des Läufers erreicht werden. In nahezu allen Anwendungsfällen ist es jedoch vorteilhaft, eine möglichst gleichmäßige Drehmomentbereitstellung über die gesamte Drehung bzw. eine möglichst gleichmäßige Kraftbereitstellung für den gesamten Verschiebeweg des Läufers zu erreichen, was durch die erfindungsgemäße Statorausgestaltung erreicht werden kann.Compared to conventional reluctance machines, the use of several end surfaces of several stator teeth facing the rotor or a branched stator tooth can result in lower peak values of the torque being achieved during the rotation of the rotor. In almost all applications, however, it is advantageous to achieve torque that is as uniform as possible over the entire rotation or force that is as uniform as possible for the entire displacement path of the rotor, which can be achieved by the stator configuration according to the invention.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Anzahl der Läuferzähne des Läufers ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Statorpole. Im einfachsten Fall kann die Anzahl der Rotorzähne gleich der Anzahl der Statorpole sein. In diesem Fall kann für jeden einzelnen Statorpol jeweils gelten, dass er entweder genau eine dem Läufer zugewandte Endfläche umfasst, die durch einen einzelnen Statorzahn gebildet ist, oder dass er genau zwei dem Läufer zugewandte Endflächen umfasst, die durch einen verzweigten Statorzahn oder durch separate Statorzähne gebildet sind. Hierbei kann insbesondere gelten, dass die Summe der Endflächenabmessungen in Umfangs- bzw. Längsrichtung der beiden dem Läufer zugewandten Endflächen des jeweiligen Statorpols im Wesentlichen der Endflächenabmessung der dem Läufer zugewandten Endfläche wenigstens eines Statorpols entspricht, der genau eine dem Läufer zugewandte Endfläche aufweist, also beispielsweise um maximal 10 % oder maximal 20 % abweichen.In an advantageous embodiment, the number of rotor teeth of the rotor is an integral multiple of the number of stator poles. In the simplest case, the number of rotor teeth can be equal to the number of stator poles. In this case, it can apply to each individual stator pole that it either includes exactly one end surface facing the rotor, which is formed by a single stator tooth, or that it includes exactly two end surfaces facing the rotor, which are formed by a branched stator tooth or by separate stator teeth are formed. It can apply in particular that the sum of the end face dimensions in the circumferential or longitudinal direction of the two end faces of the respective stator pole facing the rotor essentially corresponds to the end face dimension of the end face facing the rotor of at least one stator pole, which has exactly one end face facing the rotor, i.e. for example deviate by a maximum of 10% or a maximum of 20%.

Ist die Anzahl der Läuferzähne n-mal so groß wie die Anzahl der Statorpole und ist n größer oder gleich 2, so kann für jeden einzelnen Statorpol jeweils gelten, dass er entweder genau n Endflächen aufweist, die insbesondere im Wesentlichen die gleiche Endflächenbreite aufweisen, oder dass er n+1 Endflächen aufweist, wobei insbesondere die in Umfangs- bzw. Längsrichtung mittig liegenden n-1 Endflächen im Wesentlichen die gleiche Endflächenbreite aufweisen und wobei die Summe der beiden Endflächenbreiten der randseitigen Endflächen in Umfangs-bzw. Längsrichtung sich im Wesentlichen zu der Endflächenbreite einer jeweiligen der mittig liegenden Endflächen addieren.If the number of rotor teeth is n times as large as the number of stator poles and if n is greater than or equal to 2, it can be the case for each individual stator pole that it either has exactly n end faces, which in particular have essentially the same end face width, or that it has n+1 end surfaces, in particular the n-1 end surfaces lying centrally in the circumferential or longitudinal direction having essentially the same end surface width and the sum of the two end surface widths of the edge-side end surfaces in circumferential or Longitudinally add substantially to the end face width of a respective one of the central end faces.

Wird nun jede Endfläche, die Teil eines Statorpols mit n Endflächen ist, und jede der mittig liegenden Endflächen der Statorpole mit n+1 Endflächen als statorseitige Zahnstruktur gezählt, und werden die beiden randseitig liegenden Endflächen in Statorpolen mit n+1 Endflächen aufgrund ihrer verringerten Endflächenbreite jeweils gemeinsam als eine statorseitige Zahnstruktur gezählt, so entspricht die Zahl der statorseitigen Zahnstrukturen genau der Anzahl der Läuferzähne.Now, counting each end face that is part of an n-faced stator pole and each of the central end faces of the n+1-faced stator poles as a stator-side tooth structure, and the two peripheral end-faces in n+1-faced stator poles are counted due to their reduced end-face width counted together as one tooth structure on the stator side, the number of tooth structures on the stator side corresponds exactly to the number of rotor teeth.

Es ist möglich, dass nur eine der obig erläuterten Alternativen genutzt wird, also entweder nur jeweils mehrere Zähne für die Statorpole wenigstens eines ausgewählten Statorpolpaars genutzt werden oder nur wenigstens ein verzweigter Statorzahn genutzt wird. Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, diese Ansätze zu kombinieren. Werden verzweigte Statorzähne genutzt, ist es insbesondere möglich, dass der jeweilige Statorpol des ausgewählten Statorpolpaars durch genau einen verzweigten Statorzahn gebildet wird.It is possible that only one of the alternatives explained above is used, ie either only a plurality of teeth are used for the stator poles of at least one selected pair of stator poles or only at least one branched stator tooth is used. In principle, however, it is also possible to combine these approaches. If branched stator teeth are used, it is possible in particular for the respective stator pole of the selected pair of stator poles to be formed by exactly one branched stator tooth.

Zwischen den dem Läufer zugewandten Endflächen der Statorzähne und dem Läufer befindet sich der Luftspalt der Reluktanzmaschine. Der Stator kann mehrere Spulen umfassen, durch deren Bestromung die einzelnen Statorpolpaare selektiv mit einem magnetischen Feld beaufschlagt werden können. Im einfachsten Fall kann dies dadurch erreicht werden, dass pro Statorpol eine Spule genutzt wird, die um den diesen Statorpol bildenden Statorzahn bzw. die diesen Statorpol bildenden Statorzähne geführt ist. Andere Ausgestaltungsmöglichkeiten werden später noch erläutert. Durch eine Steuereinrichtung, die, beispielsweise über Halbleiterschalter, die Bestromung der verschiedenen Spulen steuert, können die Statorpolpaare in einem vorgegebenen zeitlichen Muster bestromt werden, um die geschaltete Reluktanzmaschine anzutreiben.The air gap of the reluctance machine is located between the end surfaces of the stator teeth facing the rotor and the rotor. The stator can comprise a plurality of coils, through the energization of which the individual pairs of stator poles can be selectively subjected to a magnetic field. In the simplest case, this can be achieved by using one coil per stator pole, which coil is guided around the stator tooth or the stator teeth forming this stator pole. Other possible configurations will be explained later. The stator pole pairs can be energized in a predetermined time pattern by a control device which controls the energization of the various coils, for example via semiconductor switches, in order to drive the switched reluctance machine.

Ein Statorpolpaar umfasst allgemein die gleichzeitig mit magnetischem Feld beaufschlagten Statorpole, die in Reluktanzmaschinen mit zylinderförmigem Stator gegenüberliegend zueinander angeordnet bzw. um 180° versetzt sind. Bei den folgenden Erläuterungen wird überwiegend ein zylinderförmiger Stator zur Erläuterung herangezogen. Ein linearer Stator kann als aufgerollter zylinderförmiger Stator aufgefasst werden. Bei einem hinreichend langen linearen Stator wird somit der gleiche Statorpol wiederholt genutzt, sodass z.B. in mehr als einem Linearabschnitt des linearen Stators ein Feld erzeugt wird, wenn die Statorpole eines bestimmten Statorpolpaars mit magnetischem Feld beaufschlagt werden.A pair of stator poles generally comprises the stator poles to which a magnetic field is applied at the same time and which are arranged opposite one another or offset by 180° in reluctance machines with a cylindrical stator. In the following explanations, a cylindrical stator is mainly used for explanation. A linear stator can be thought of as a rolled up cylindrical stator. With a sufficiently long linear stator, the same stator pole is thus used repeatedly, so that, for example, a field is generated in more than one linear section of the linear stator when the stator poles of a specific stator pole pair are subjected to a magnetic field.

Für alle Statorpolpaare oder zumindest für das ausgewählte Statorpolpaar können beide das jeweilige Statorpolpaar bildenden Statorpole durch die gleiche Anzahl von Statorzähnen und/oder durch einen verzweigten Statorzahn oder mehrere verzweigte Statorzähne mit der gleichen Zahl von getrennten, dem Läufer zugewandten Endflächen gebildet sein.For all stator pole pairs or at least for the selected stator pole pair, both stator poles forming the respective stator pole pair can be formed by the same number of stator teeth and/or by one or more branched stator teeth with the same number of separate end faces facing the rotor.

Die Statorpole eines ersten der Statorpolpaare können jeweils eine andere Anzahl von Statorzähnen aufweisen als die Statorpole eines zweiten der Statorpolpaare. Ergänzend oder alternativ können die Statorpole des ersten Statorpolpaars jeweils einen verzweigten Statorzahn mit einer Anzahl von getrennten, dem Läufer zugewandten Endflächen aufweisen, die sich von der Anzahl der getrennten, dem Läufer zugewandten Endflächen der verzweigten Statorzähne des zweiten Statorpolpaars unterscheidet. Durch eine geometrisch unterschiedliche Ausgestaltung der unterschiedlichen Statorpolpaare wird es einerseits möglich, für eine gegebene Anzahl von Stator- bzw. Rotorpolpaaren eine möglichst gleichmäßige Bereitstellung von Drehmoment bzw. Kraft über die gesamte Rotation bzw. den gesamten Verschiebeweg des Läufers zu erreichen. Andererseits kann zugleich sichergestellt werden, dass Statorzähne unterschiedlicher Statorpolpaare dennoch ausreichend weit voneinander beabstandet sind, sodass im Wesentlichen der gesamte Magnetfluss, der aus der Feldbeaufschlagung zumindest eines Statorpolpaars resultiert, über den Läufer geführt werden muss. Ein Kurzschlussweg innerhalb des Stators selbst kann somit aufgrund der verbleibenden relativ großen Luftspalte vernachlässigt werden.The stator poles of a first of the stator pole pairs can each have a different number of stator teeth than the stator poles of a second of the stator pole pairs. Additionally or alternatively, the stator poles of the first pair of stator poles can each have a branched stator tooth with a number of separate end faces facing the rotor that differs from the number of separate end faces facing the rotor of the branched stator teeth of the second pair of stator poles. A geometrically different configuration of the different pairs of stator poles makes it possible on the one hand to achieve the most uniform possible provision of torque or force over the entire rotation or the entire displacement path of the rotor for a given number of stator or rotor pole pairs. On the other hand, it can be ensured at the same time that the stator teeth of different pairs of stator poles are still spaced sufficiently far apart, so that essentially the entire magnetic flux resulting from the field loading of at least one pair of stator poles has to be routed via the rotor. A short-circuit path within the stator itself can thus be neglected due to the relatively large air gaps that remain.

Eine Feldführungsbreite der Statorpole des Stators im Bereich des Luftspalts kann sich zwischen unterschiedlichen Statorpolen des Stators um maximal 30% oder maximal 15% unterscheiden, wobei die Feldführungsbreite des jeweiligen Statorpols der Endflächenbreite der dem Läufer zugewandten Endfläche des den Statorpol bildeten Statorzahns in die Umfangsrichtung oder die Längsrichtung entspricht, falls der jeweilige Statorpol genau einen Statorzahn mit genau einer dem Läufer zugewandten Endfläche aufweist, und wobei die Feldführungsbreite der Summe der Endflächenbreiten der getrennten, dem Läufer zugewandten Endflächen des Statorzahns oder der Statorzähne in die Umfangsrichtung oder die Längsrichtung entspricht, falls der jeweilige Statorpol einen verzweigten Statorzahn und/oder mehrere Statorzähne umfasst. Anders ausgedrückt kann für jede wählbare Gruppe von zwei Statorpolen der Unterschied der Feldführungsbreiten zwischen diesen Statorpolen maximal 30% oder maximal 15% der Feldführungsbreite eines diese Statorpole sein. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn die zwei gewählten Statorpole aus unterschiedlichen Statorpolpaaren stammen.A field guidance width of the stator poles of the stator in the area of the air gap can differ between different stator poles of the stator by a maximum of 30% or a maximum of 15%, with the field guidance width of the respective stator pole corresponding to the end face width of the end face of the stator tooth forming the stator pole that faces the rotor in the circumferential direction or in the corresponds to the longitudinal direction if the respective stator pole has exactly one stator tooth with exactly one end surface facing the rotor, and the field guide width corresponds to the sum of the end surface widths of the separate end surfaces of the stator tooth or teeth facing the rotor in the circumferential direction or the longitudinal direction if the respective Stator pole comprises a branched stator tooth and / or several stator teeth. In other words, for each selectable group of two stator poles, the difference in the field guide widths between these stator poles can be a maximum of 30% or a maximum of 15% of the field guide width of one of these stator poles. This also applies in particular when the two selected stator poles come from different pairs of stator poles.

Der Stator muss nicht notwendig einen Statorpol mit genau einem Statorzahn und genau einer Endfläche umfassen. Falls dies nicht der Fall ist, entspricht die Feldführungsbreite für jeden Statorpol der Summe der jeweiligen Endflächenbreiten.The stator need not necessarily include a stator pole with exactly one stator tooth and exactly one end face. If this is not the case, the field guide width for each stator pole is equal to the sum of the respective end face widths.

Mehrere getrennte, dem Läufer zugewandte Endflächen können durch einen verzweigten Statorzahn, mehrere Statorzähne, die nicht verzweigt sind, oder mehrere Statorzähne, von denen wenigstens einer ein verzweigter Statorzahn ist, bereitgestellt werden.Multiple discrete end faces facing the mover may be provided by a branched stator tooth, multiple stator teeth that are not branched, or multiple stator teeth at least one of which is a branched stator tooth.

Insbesondere können die Feldführungsbreiten aller Statorpole des Stators im Wesentlichen gleich sein und sich beispielsweise nur aufgrund von im Rahmen der Herstellung des Stators auftretenden Toleranzen unterscheiden. Beispielsweise können sich die Feldführungsbreiten der Statorpole um weniger als 5% oder um weniger als 10% unterscheiden.In particular, the field guide widths of all the stator poles of the stator can be essentially the same and differ, for example, only due to tolerances that occur during the manufacture of the stator. For example, the field guide widths of the stator poles can differ by less than 5% or by less than 10%.

Die Feldführungsbreite kann insbesondere jener Feldführungsbreite entsprechen, die in üblichen Reluktanzmaschinen für einen einzelnen Zahn verwendet würde. In particular, the field guide width may correspond to that field guide width that would be used in conventional reluctance machines for a single tooth.

Beispielsweise kann die Feldführungsbreite gleich der doppelten Jochdicke des Grundkörpers oder etwas kleiner sein.For example, the field guide width can be equal to twice the yoke thickness of the base body or slightly smaller.

Durch im Wesentlichen gleiche Feldführungsbreiten für die unterschiedlichen Statorpole wird vermieden, dass beispielsweise aufgrund einer zu geringen Feldführungsbreite in einem bestimmten Statorpolpaar für dieses eine zu hohe minimale Reluktanz resultiert, wodurch in einem bestimmten Drehwinkelbereich bzw. in einem bestimmten Bereich der Linearverschiebung des Läufers geringere Drehmomente bzw. Kräfte erreicht würden. Andererseits würden zu hohe Feldführungsbreiten, die beispielsweise über die doppelte Jochdicke hinausgehen, die erreichbare minimale Reluktanz nur noch unwesentlich reduzieren, da die Reluktanz in diesem Falls primär durch die Abmessungen des Grundkörpers bzw. der Läuferzähne bestimmt wäre. Eine weitere Erhöhung der Feldführungsbreite für einzelne Statorpole würde in diesem Fall nur den Materialbedarf für den Stator erhöhen, ohne die Leistungsfähigkeit der geschalteten Reluktanzmaschine merklich zu erhöhen.Substantially the same field control widths for the different stator poles avoid that, for example, due to an insufficient field control width in a specific pair of stator poles, an excessively high minimum reluctance results for this pair, which results in lower torques or in a specific range of the linear displacement of the rotor .forces would be reached. On the other hand, excessively large field guide widths, which for example exceed twice the yoke thickness, would only insignificantly reduce the achievable minimum reluctance, since the reluctance in this case would be primarily determined by the dimensions of the base body or the rotor teeth. In this case, a further increase in the field guide width for individual stator poles would only increase the material requirements for the stator, without noticeably increasing the performance of the switched reluctance machine.

Die erläuterte Aufteilung der in einem bestimmten Statorpol genutzten Feldführungsbreite auf mehrere Statorzähne bzw. auf mehrere Endflächen eines verzweigten Statorzahns kann so aufgefasst werden, dass eine übliche geschaltete Reluktanzmaschine so modifiziert wird, dass der Statorzahn, der den jeweiligen Statorpol des ausgewählten Statorpolpaars bildet, in Umfangs- bzw. Längsrichtung aufgeteilt und auseinandergeschoben wird, um separate Statorzähne bzw. Endflächen zu bilden.The explained distribution of the field guide width used in a specific stator pole over several stator teeth or over several end faces of a branched stator tooth can be interpreted in such a way that a conventional switched reluctance machine is modified in such a way that the stator tooth, which forms the respective stator pole of the selected stator pole pair, is circumferential - Is divided or longitudinally and pushed apart to form separate stator teeth or end faces.

Die jeweilige dem Läufer zugewandte Endfläche jedes Statorzahns des ausgewählten Statorpolpaars und/oder jede der getrennten, dem Läufer zugewandten Endflächen des jeweiligen verzweigten Statorzahns kann in Umfangsrichtung oder Längsrichtung die oder eine jeweilige Endflächenbreite aufweisen, wobei für die Statorpole des ausgewählten Statorpolpaars oder wenigstens eines der ausgewählten Statorpolpaare jeweils

• - die Endflächenbreiten der verschiedenen Endflächen innerhalb des jeweiligen Statorpols um maximal 10% oder maximal 15% voneinander abweichen, oder
• - die Endflächenbreite einer Endfläche innerhalb des jeweiligen Statorpols wenigstens 1 ,5-mal oder wenigstens 1 ,8-mal so groß ist, wie die Endflächenbreite einer weiteren Endfläche innerhalb des gleichen Statorpols, und/oder
• - die beiden in Umfangsrichtung oder Längsrichtung in dem jeweiligen Statorpol randseitig liegenden Endflächen eine wenigstens 1 ,5-mal oder wenigstens 1 ,8-mal kleinere Endflächenbreite aufweisen als wenigstens eine verbleibende Endfläche innerhalb des gleichen Statorpols.

The respective end face of each stator tooth of the selected stator pole pair facing the rotor and/or each of the separate end faces of the respective branched stator tooth facing the rotor can have the or a respective end face width in the circumferential direction or longitudinal direction, wherein for the stator poles of the selected stator pole pair or at least one of the selected stator pole pairs respectively

• - the end surface widths of the various end surfaces within the respective stator pole deviate from one another by a maximum of 10% or a maximum of 15%, or
• - the end surface width of an end surface within the respective stator pole is at least 1.5 times or at least 1.8 times as large as the end surface width of a further end surface within the same stator pole, and/or
• - The two end faces lying at the edge in the circumferential direction or longitudinal direction in the respective stator pole have an end face width that is at least 1.5 times or at least 1.8 times smaller than at least one remaining end face within the same stator pole.

In der Alternative des ersten Spiegelstrichs können die Endflächenbreiten der verschiedenen Endflächen der verschiedenen Statorzähne bzw. der verschiedenen Statorzahnabschnitte eines verzweigten Statorzahns insbesondere im Wesentlichen die gleichen Abmessungen aufweisen. Hierbei kann die Endflächenbreite insbesondere der halben Breite eines Statorzahns einer entsprechenden üblichen Reluktanzmaschine entsprechen. Anders ausgedrückt kann eine übliche Reluktanzmaschine derart modifiziert werden, dass im ausgewählten Statorpolpaar der Statorzahn, der dort den jeweiligen Statorpol bildet, gedanklich mittig geteilt und in Umfangs- bzw. Längsrichtung auseinandergeschoben wird.In the alternative of the first indent, the end surface widths of the different end surfaces of the different stator teeth or of the different stator tooth sections of a branched stator tooth can in particular essentially have the same dimensions. In this case, the end surface width can correspond in particular to half the width of a stator tooth of a corresponding conventional reluctance machine. In other words, a conventional reluctance machine can be modified in such a way that in the selected pair of stator poles the stator tooth, which forms the respective stator pole there, is divided in the middle and pushed apart in the circumferential or longitudinal direction.

Mehrere gleichbreite Statorzähne bzw. verzweigte Statorzähne mit mehreren gleichbreiten Endflächen sind beispielsweise in einer geschalteten Reluktanzmaschine mit zwei Statorpolpaaren und zwei Läuferpolpaaren vorteilhaft nutzbar. In diesem Fall können die beiden Statorpole eines der Statorpolpaare wie in einer üblichen Reluktanzmaschine durch jeweils einen einzigen Statorzahn gebildet werden, der beispielsweise etwa doppelt so breit sein kann wie das durch den Grundkörper gebildete Joch. Die Statorpole des ausgewählten Statorpolpaars können hingegen jeweils durch zwei separate Statorzähne oder einen verzweigten Statorzahn mit zwei separaten Endflächen gebildet werden, wobei die Statorzähne bzw. Endflächen die gleiche Breite aufweisen und insbesondere ungefähr halb so breit sind wie die Statorzähne des anderen Statorpolpaars.A plurality of stator teeth of the same width or branched stator teeth with a plurality of end faces of the same width can advantageously be used, for example, in a switched reluctance machine with two pairs of stator poles and two pairs of rotor poles. In this case, the two stator poles of one of the stator pole pairs can be formed by a single stator tooth, as in a conventional reluctance machine, which can be, for example, about twice as wide as the yoke formed by the base body. The stator poles of the selected pair of stator poles, on the other hand, can each have two separate stator teeth or a branched stator tooth two separate end faces are formed, the stator teeth or end faces having the same width and in particular approximately half the width of the stator teeth of the other pair of stator poles.

Die Alternative des zweiten Spiegelstrichs, in der unterschiedlich breite Endflächen der Statorzähne bzw. des verzweigten Statorzahns innerhalb des gleichen Statorpols genutzt werden, hat sich insbesondere bei der Nutzung von drei oder mehr Stator- und Rotorpolpaaren als vorteilhaft herausgestellt. Wie später noch anhand eines Beispiels näher erläutert werden wird, kann es beispielsweise bei einer Reluktanzmaschine mit drei Stator- und Rotorpolpaaren vorteilhaft sein, für die Statorpole von zwei ausgewählten Statorpolpaaren jeweils zwei Endflächen eines verzweigten Statorzahns bzw. zwei Statorzähne zu nutzen, die ein Breitenverhältnis von 2:1 aufweisen. Die Statorpole des verbleibenden Statorpolpaars können jeweils durch einen einzigen nicht verzweigten Statorzahn gebildet sein und somit jeweils eine einzige zusammenhängende Endfläche aufweisen.The alternative of the second indent, in which end surfaces of the stator teeth or the branched stator tooth of different widths are used within the same stator pole, has proven to be particularly advantageous when using three or more pairs of stator and rotor poles. As will be explained in more detail later using an example, it can be advantageous, for example in a reluctance machine with three stator and rotor pole pairs, to use two end surfaces of a branched stator tooth or two stator teeth for the stator poles of two selected stator pole pairs, which have a width ratio of 2:1. The stator poles of the remaining pair of stator poles can each be formed by a single non-branched stator tooth and thus each have a single coherent end surface.

In einem weiteren, später noch genauer erläuterten Beispiel, kann die Reluktanzmaschine jeweils vier Rotor- und Statorpole aufweisen, wobei wiederum in zwei ausgewählten Statorpolpaaren jeder Statorpol durch zwei separate Statorzähne oder durch einen verzweigten Statorpol mit zwei Endabschnitten gebildet wird. Für die Endflächen bzw. Statorzähne innerhalb eines Statorpols hat sich in diesem Fall ein Breitenverhältnis von 3:1 als vorteilhaft herausgestellt. Für die Statorpole eines der verbleibenden beiden Statorpolpaare kann jeweils ein einziger, nicht verzweigter Statorzahn genutzt werden. Als die Statorpole des anderen verbleibenden Statorpolpaars können zwei gleich breite Statorzähne bzw. kann ein verzweigter Statorzahn mit gleichen Endflächenbreiten genutzt werden.In a further example, explained in more detail later, the reluctance machine can each have four rotor and stator poles, each stator pole in two selected stator pole pairs being formed by two separate stator teeth or by a branched stator pole with two end sections. In this case, a width ratio of 3:1 has proven to be advantageous for the end surfaces or stator teeth within a stator pole. A single, unbranched stator tooth can be used for the stator poles of one of the remaining two pairs of stator poles. Two stator teeth of the same width or one branched stator tooth with the same end face widths can be used as the stator poles of the other remaining pair of stator poles.

Von den angegebenen Breitenverhältnissen von 1:1, 2:1 und 3:1 kann auch geringfügig, z.B. um bis zu 10% oder bis zu 20%, abgewichen werden, z.B. aufgrund von Produktionstoleranzen.It is also possible to deviate slightly from the specified width ratios of 1:1, 2:1 and 3:1, e.g. by up to 10% or up to 20%, e.g. due to production tolerances.

In der Alternative gemäß dem dritten Spiegelstrich können die Endflächenbreiten der randseitigen Endflächen insbesondere im Wesentlichen halb so groß sein wie die Endflächenbreiten der verbleibenden Endflächen des gleichen Statorpols. Dies kann insbesondere dazu dienen, innerhalb des Statorpols eine Verschiebung der Endflächen um eine halbe Endflächenbreite gegenüber der Anordnung an einem anderen Statorpolpaar zu erreichen, ohne die Feldführungsbreite zu verändern.In the alternative according to the third indent, the end face widths of the edge-side end faces can in particular be essentially half the size of the end face widths of the remaining end faces of the same stator pole. This can be used in particular to shift the end faces within the stator pole by half an end face width compared to the arrangement on another pair of stator poles, without changing the field guide width.

Die jeweilige dem Läufer zugewandte Endfläche jedes Statorzahns des ausgewählten Statorpolpaars und/oder jede der getrennten, dem Läufer zugewandten Endflächen des jeweiligen verzweigten Statorzahns kann in Umfangsrichtung oder Längsrichtung die oder eine jeweilige Endflächenbreite aufweisen,

• - wobei für ein erstes der ausgewählten Statorpolpaare die Endflächenbreiten der verschiedenen Endflächen innerhalb des jeweiligen Statorpols um maximal 10% oder maximal 15% voneinander abweichen, und
• - wobei für ein zweites der ausgewählten Statorpolpaare die Endflächenbreiten der beiden in Umfangsrichtung oder Längsrichtung in dem jeweiligen Statorpol randseitig liegenden Endflächen eine wenigstens 1 ,5-mal oder wenigstens 1 ,8-mal kleinere Endflächenbreite aufweisen als wenigstens eine verbleibende Endfläche innerhalb des gleichen Statorpols.

The respective end surface of each stator tooth of the selected stator pole pair facing the rotor and/or each of the separate end surfaces of the respective branched stator tooth facing the rotor can have the or a respective end surface width in the circumferential direction or longitudinal direction,

• - wherein, for a first of the selected stator pole pairs, the end surface widths of the various end surfaces within the respective stator pole deviate from one another by a maximum of 10% or a maximum of 15%, and
• - wherein for a second of the selected stator pole pairs the end face widths of the two end faces lying at the edge in the circumferential direction or longitudinal direction in the respective stator pole have an end face width that is at least 1.5 times or at least 1.8 times smaller than at least one remaining end face within the same stator pole.

Insbesondere können im ersten der ausgewählten Statorpolpaare im Wesentlichen gleiche Endflächenbreiten genutzt werden und im zweiten der ausgewählten Statorpolpaar können die randseitigen Endflächen verglichen mit den verbleibenden Endflächen, die insbesondere die gleiche Endflächenbreite aufweisen, halb so breit sein. Dies kann insbesondere dazu dienen, bezogen auf die Mitte des jeweiligen Statorpolpaars im zweiten der ausgewählten Statorpolpaare verglichen mit dem ersten der ausgewählten Statorpolpaare eine Verschiebung der Endflächen um eine halbe Endflächenbreite zu erreichen.In particular, essentially the same end face widths can be used in the first of the selected stator pole pairs, and in the second of the selected stator pole pairs the peripheral end faces can be half as wide compared to the remaining end faces, which in particular have the same end face width. This can be used in particular to shift the end faces by half an end face width in the second of the selected stator pole pairs compared with the first of the selected stator pole pairs, based on the middle of the respective stator pole pair.

Ein Abstand zwischen den dem Läufer zugewandten Endflächen benachbarter Statorzähne des jeweiligen Statorpols des ausgewählten Statorpolpaars und/oder ein Abstand zwischen benachbarten der getrennten, dem Läufer zugewandten Endflächen des jeweiligen verzweigten Statorzahns kann um maximal 20% oder maximal 10% von einer Läuferzahnbreite in Umfangsrichtung oder Längsrichtung einer jeweiligen statorzugewandten Läuferzahnendfläche, an der ein jeweiliger in Richtung des Stators ragender Läuferzahn des Läufers endet, und/oder von einem Abstand der Läuferzahnendflächen in Umfangsrichtung oder Längsrichtung abweichen. Hierdurch kann insbesondere erreicht werden, dass im Wesentlichen kein Feldschluss resultiert, wenn sich der jeweilige Läuferzahn zwischen den Endflächen der den Statorpol bildenden Statorzähne bzw. des verzweigten Statorzahns befindet bzw. kann allgemein eine optimale Anpassung der Statorpolgeometrie auf die Läufergeometrie erfolgen, um eine möglichst gleichmäßige Bereitstellung von Drehmoment bzw. Kraft zu erreichen.A distance between the end faces of adjacent stator teeth, facing the rotor, of the respective stator pole of the selected stator pole pair and/or a distance between adjacent separate end faces of the respective branched stator tooth, facing the rotor, can be by a maximum of 20% or a maximum of 10% of a rotor tooth width in the circumferential direction or longitudinal direction a respective rotor tooth end surface facing the stator, at which a respective rotor tooth of the rotor projecting in the direction of the stator ends, and/or deviate from a distance between the rotor tooth end surfaces in the circumferential direction or longitudinal direction. In this way, it can be achieved in particular that essentially no field circuit results when the respective rotor tooth is located between the end faces of the stator teeth forming the stator pole or the branched stator tooth, or the stator pole geometry can generally be optimally adapted to the rotor geometry in order to achieve as uniform a To achieve provision of torque or force.

Die jeweilige dem Läufer zugewandte Endfläche jedes Statorzahns des ausgewählten Statorpolpaars und/oder jede der getrennten, dem Läufer zugewandten Endflächen des jeweiligen verzweigten Statorzahns kann in Umfangsrichtung oder Längsrichtung die oder eine jeweilige Endflächenbreite aufweisen, wobei die größte Endflächenbreite innerhalb des ausgewählten Statorpolpaars oder der ausgewählten Statorpolpaare um maximal 20% oder um maximal 10% von der oder einer Läuferzahnbreite in Umfangsrichtung oder Längsrichtung einer jeweiligen statorzugewandten Läuferzahnendfläche, an der ein jeweiliger in Richtung des Stators ragende Läuferzahn des Läufers endet, abweicht. Eine Wahl einer geringeren Endflächenbreite kann die Reluktanz bei vollständigem Überlapp der Endfläche mit der Läuferzahnendfläche erhöhen und somit die erreichbaren Kräfte bzw. Drehmomente in der Reluktanzmaschine reduzieren. Andererseits würde die Wahl einer Endflächenbreite, die die Läuferzahnbreite deutlich übersteigt, die Reluktanz allenfalls geringfügig reduzieren, da der magnetische Fluss durch die überlappenden Endflächen in diesem Fall primär durch die Abmessungen des Läuferzahns begrenzt wäre, sodass ein unnötiger Materialverbrauch resultieren würde.The respective rotor-facing end face of each stator tooth of the selected stator pole pair and/or each of the separate rotor facing end faces of the respective branched stator tooth can have the or a respective end face width in the circumferential direction or longitudinal direction, the largest end face width within the selected stator pole pair or the selected stator pole pairs being at most 20% or at most 10% from the or a rotor tooth width in the circumferential direction or longitudinal direction of a respective one Rotor tooth end surface facing the stator, at which a respective rotor tooth of the rotor, projecting in the direction of the stator, ends, deviates. Choosing a smaller end face width can increase the reluctance when the end face completely overlaps the rotor tooth end face and thus reduce the achievable forces or torques in the reluctance machine. On the other hand, choosing an end face width that significantly exceeds the rotor tooth width would at best reduce the reluctance slightly, since the magnetic flux through the overlapping end faces would be primarily limited by the dimensions of the rotor tooth in this case, resulting in unnecessary material consumption.

Die beschriebenen Abmessungen sind insbesondere zweckmäßig, wenn die Anzahl der Läuferzähne deutlich größer ist als die Anzahl der Statorpole. In diesem Fall können beispielsweise im Zustand minimaler Reluktanz alle Endflächen der Statorzähne bzw. des verzweigten Statorzahns des jeweiligen Statorpols des Statorpolpaars, für das die minimale Reluktanz resultiert, im Wesentlichen vollständig mit einer jeweiligen Läuferzahnendfläche überlappen. Hierbei ist es möglich, dass alle Endflächen eines jeweiligen Statorpols im Wesentlichen die gleiche Breite aufweisen oder dass beispielsweise ausschließlich die beiden randseitigen Endflächen eine geringere Breite, insbesondere die halbe Breite, aufweisen, wie bereits obig erläutert wurde.The dimensions described are particularly useful when the number of rotor teeth is significantly greater than the number of stator poles. In this case, for example in the state of minimum reluctance, all end faces of the stator teeth or of the branched stator tooth of the respective stator pole of the stator pole pair for which the minimum reluctance results can essentially completely overlap with a respective rotor tooth end face. It is possible here that all end faces of a respective stator pole have essentially the same width or that, for example, only the two edge-side end faces have a smaller width, in particular half the width, as already explained above.

Vorteilhaft ist möglich, dass sich die Anzahl der Statorzähne und/oder der dem Läufer zugewandte Endflächen der verschiedenen Statorpole des Stators zwischen unterschiedlichen Statorpolen um maximal 1 unterscheidet. Ergänzend oder alternativ können die Statorpole wenigstens eines Statorpolpaars jeweils genau einen Statorzahn aufweisen, wobei die Statorpole der verbleibenden Statorpolpaare jeweils mehrere Statorzähne aufweisen. Ergänzend oder alternativ kann jeder Statorpol des Stators wenigstens einen verzweigten Statorzahn umfassen.It is advantageously possible for the number of stator teeth and/or the end faces of the various stator poles of the stator facing the rotor to differ by a maximum of 1 between different stator poles. In addition or as an alternative, the stator poles of at least one pair of stator poles can each have exactly one stator tooth, with the stator poles of the remaining pairs of stator poles each having a plurality of stator teeth. In addition or as an alternative, each stator pole of the stator can comprise at least one branched stator tooth.

Die genannten Ausgestaltungen haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen, um mit geringerem Aufwand über eine vollständige Umdrehung des Läufers bzw. über dessen gesamten Bewegungsweg ein hohes und wenig welliges Drehmoment bzw. eine hohe und wenig wellige Kraft bereitstellen zu können. Verschiedene Beispiele für die genannten Ausgestaltungen werden später noch im Detail erläutert werden.The configurations mentioned have proven to be particularly advantageous in order to be able to provide a high and low-ripple torque or a high and low-ripple force with less effort over a complete revolution of the rotor or over its entire movement path. Various examples of the configurations mentioned will be explained in detail later.

Die mehreren Statorzähne des ausgewählten Statorpolpaars und/oder Zahnendabschnitte, die jeweils eine der getrennten, dem Läufer zugewandten Endflächen des verzweigten Statorzahns ausbilden, können jeweils in der Umfangsrichtung oder der Längsrichtung gegenüberliegende Zahnflanken aufweisen, wobei die in der Umfangsrichtung oder der Längsrichtung maximal voneinander beabstandeten Zahnflanken des jeweiligen Statorpols des ausgewählten Statorpolpaars in die Umfangsrichtung einen Winkelabstand oder in die Längsrichtung einen Längsabstand aufweisen, der zumindest 80% und maximal 120% des Winkelabstands oder des Längsabstands der Mitten von jeweils benachbarten Statorpolen des Stators ist. Anders ausgedrückt kann die Statorzahngruppe bzw. der verzweigte Statorzahn, die bzw. der den Statorpol mit maximal beabstandeten Zahnflanken in Umfangs- bzw. Längsrichtung bildet, im Falle eines zylindrischen Stators ungefähr einen Winkel von 180° geteilt durch die Statorpolpaarzahl überspannen. Dies ermöglicht es, dass Winkelbereiche bzw. im Falle eines linearen Stators Längsabschnitte, in denen kein Drehmoment bereitgestellt werden kann bzw. keine Kraft aufgebracht werden kann, reduziert werden können. Zudem kann ein weniger welliges Drehmoment bzw. eine weniger wellige Kraftbereitstellung erreicht werden.The plurality of stator teeth of the selected pair of stator poles and/or tooth end sections, each of which forms one of the separate end surfaces of the branched stator tooth facing the rotor, can each have opposite tooth flanks in the circumferential direction or the longitudinal direction, the tooth flanks being spaced at a maximum distance from one another in the circumferential direction or the longitudinal direction of the respective stator pole of the selected pair of stator poles have an angular spacing in the circumferential direction or a longitudinal spacing in the longitudinal direction which is at least 80% and at most 120% of the angular spacing or the longitudinal spacing of the centers of respectively adjacent stator poles of the stator. In other words, the stator tooth group or the branched stator tooth, which forms the stator pole with maximally spaced tooth flanks in the circumferential or longitudinal direction, can span an angle of approximately 180° divided by the number of stator pole pairs in the case of a cylindrical stator. This makes it possible to reduce angular regions or, in the case of a linear stator, longitudinal sections in which no torque can be provided or no force can be applied. In addition, less rippling torque or less rippling force provision can be achieved.

Beispielsweise kann für einen zylinderförmigen Stator mit zwei Statorpolpaaren der Winkelabstand der maximal beabstandeten Zahnflanken des jeweiligen Statorpols des ausgewählten Statorpolpaars 90° sein oder nur geringfügig, beispielsweise toleranzbedingt bzw. um maximal 5% oder maximal 10% oder maximal 20%, von 90° abweichen. Entsprechend kann der Winkelabstand entsprechender Zahnflanken für einen zylindrischen Stator mit drei Polpaaren ungefähr 60° sein und für einen zylinderförmigen Stator mit vier Polpaaren ungefähr 45°. Wie obig erläutert, kann ein linearer Stator als abgerollter zylindrischer Stator aufgefasst werden, womit die obigen Erläuterungen entsprechend übertragbar sind.For example, for a cylindrical stator with two pairs of stator poles, the angular spacing of the maximum spaced tooth flanks of the respective stator pole of the selected pair of stator poles can be 90° or deviate only slightly from 90°, for example due to tolerances or by a maximum of 5% or a maximum of 10% or a maximum of 20%. Correspondingly, the angular spacing of corresponding tooth flanks can be approximately 60° for a cylindrical stator with three pole pairs and approximately 45° for a cylindrical stator with four pole pairs. As explained above, a linear stator can be understood as an unrolled cylindrical stator, with which the above explanations can be transferred accordingly.

Die genannten Abstände bzw. Winkelabstände der Zahnflanken können insbesondere unmittelbar an der Kante der läuferzugewandten Endfläche des jeweiligen Statorzahns bzw. Zahnabschnitts gemessen werden. Die Zahnflanken können parallel zur Radialrichtung bzw. einer Hochrichtung eines linearen Stators verlaufen, jedoch auch gewinkelt hierzu bzw. gekrümmt sein.The mentioned distances or angular distances of the tooth flanks can be measured in particular directly at the edge of the end face of the respective stator tooth or tooth section facing the rotor. The tooth flanks can run parallel to the radial direction or a vertical direction of a linear stator, but they can also be angled or curved relative to it.

Die Anzahl der Statorpole des Stators kann gleich der Anzahl der in Richtung des Stators abstehenden Läuferzähne des Läufers sein. Eine solche Ausgestaltung kann insbesondere für Reluktanzmaschinen mit relativ wenig Läuferzähnen vorteilhaft sein, beispielsweise für Reluktanzmaschinen mit vier, sechs oder acht Läuferzähnen. Vorteilhafte Ausgestaltungen entsprechender Reluktanzmaschinen werden später noch mit Bezug auf konkrete Ausführungsbeispiele erläutert. The number of stator poles of the stator can be equal to the number of rotor teeth of the rotor that protrude in the direction of the stator. Such Configuration can be particularly advantageous for reluctance machines with relatively few rotor teeth, for example for reluctance machines with four, six or eight rotor teeth. Advantageous configurations of corresponding reluctance machines will be explained later with reference to specific exemplary embodiments.

Ergänzend oder alternativ kann die Anzahl der Statorzähne und/oder der Endflächen jedes der Statorpole um maximal 1 von dem Quotienten aus der Anzahl der Läuferzähne und der Anzahl der Statorpole abweichen. Hierbei kann insbesondere für Teile der Statorpole die Anzahl der Endflächen bzw. Statorzähne gleich dem Quotienten sein, wobei die Endflächenabmessungen der verschiedenen Endflächen bzw. Statorzähne innerhalb dieser Statorpole insbesondere im Wesentlichen gleich sind. Für den verbleibenden Teil der Statorzähne können die randseitigen Endflächen bzw. Statorzähne schmaler sein, sodass die Summe der Endflächenabmessungen dieser Statorzähne sich ungefähr zu der Endflächenabmessung der mittigen Endflächen addiert. Dies wurde bereits detailliert diskutiert. Werden die schmaleren randseitigen Endflächen gemeinsam als eine Zahnstruktur betrachtet, kann dies, wie erläutert, so interpretiert werden, dass die Zahl der statorseitigen Zahnstrukturen genau der Anzahl der Läuferzähne entspricht.In addition or as an alternative, the number of stator teeth and/or end faces of each of the stator poles can deviate by a maximum of 1 from the quotient of the number of rotor teeth and the number of stator poles. In this case, the number of end faces or stator teeth can be equal to the quotient, in particular for parts of the stator poles, with the end face dimensions of the various end faces or stator teeth within these stator poles being essentially the same in particular. For the remaining part of the stator teeth, the edge-side end surfaces or stator teeth can be narrower, so that the sum of the end surface dimensions of these stator teeth adds up approximately to the end surface dimension of the central end surfaces. This has already been discussed in detail. If the narrower edge-side end faces are viewed together as a tooth structure, this can, as explained, be interpreted such that the number of stator-side tooth structures corresponds exactly to the number of rotor teeth.

In dem Fall, dass der Stator zylinderförmig ist, kann der Stator bezüglich einer oder zwei Symmetrieachsen, die jeweils mittig durch die Statorpole eines der Statorpolpaare verlaufen, spiegelsymmetrisch sein. Ergänzend oder alternativ kann der Stator bezüglich wenigstens einer Achse, die mittig durch die Statorpole eines weiteren der Statorpolpaare verläuft, asymmetrisch sein. Wie später noch an konkreten Ausführungsbeispielen erläutert werden wird, können insbesondere Reluktanzmaschinen mit vier und acht Statorpolen zwei entsprechende Symmetrieachsen aufweisen, die jeweils mittig durch eines der Statorpolpaare verlaufen. Für eine Reluktanzmaschine mit sechs Statorpolen verläuft insbesondere nur eine Symmetrieachse, bezüglich der der Stator spiegelsymmetrisch ist, mittig durch eines der Statorpolpaare und die andere Symmetrieachse kann mittig zwischen zwei Statorpolpaaren verlaufen.If the stator is cylindrical, the stator can be mirror-symmetrical with respect to one or two axes of symmetry, which each run centrally through the stator poles of one of the stator pole pairs. In addition or as an alternative, the stator can be asymmetrical with respect to at least one axis that runs centrally through the stator poles of another of the stator pole pairs. As will be explained later using specific exemplary embodiments, reluctance machines with four and eight stator poles in particular can have two corresponding axes of symmetry, each of which runs centrally through one of the pairs of stator poles. For a reluctance machine with six stator poles, in particular only one axis of symmetry, with respect to which the stator is mirror-symmetrical, runs centrally through one of the pairs of stator poles and the other axis of symmetry can run centrally between two pairs of stator poles.

Ein asymmetrischer Aufbau des Stators bezüglich einer Achse, die mittig durch die Statorpole eines weiteren der Statorpolpaare verläuft, kann insbesondere daraus resultieren, dass die Feldführungsbreite der Statorpole dieses Statorpolpaars jeweils durch verschieden große Endflächen verschiedener Statorzähne bzw. eines verzweigten Statorzahns gebildet wird. Entsprechende Aufteilungen der Feldführungsbreite wurden bereits obig erläutert.An asymmetrical structure of the stator with respect to an axis that runs centrally through the stator poles of another of the stator pole pairs can result in particular from the fact that the field guide width of the stator poles of this stator pole pair is formed by differently sized end faces of different stator teeth or a branched stator tooth. Corresponding divisions of the field guide width have already been explained above.

Die Asymmetrie des Stators bezüglich der mittig durch das weitere Statorpolpaar verlaufenden Achse kann insbesondere aus einer Asymmetrie der Statorzähne des Stators bezüglich dieser Achse resultieren. Die Asymmetrie kann somit insbesondere unabhängig von einer Wicklung, von Befestigungspunkten des Stators oder Ähnlichem vorliegen.The asymmetry of the stator with respect to the axis running centrally through the further pair of stator poles can result in particular from an asymmetry of the stator teeth of the stator with respect to this axis. The asymmetry can thus be present, in particular, independently of a winding, of fastening points of the stator or the like.

Der Stator kann für jeden Statorpol des ausgewählten Statorpolpaars genau eine Spule aufweisen, die um die mehreren Statorzähne des jeweiligen Statorpols oder um die Basis des sich verzweigten Statorzahns geführt ist. Alternativ wäre es beispielsweise möglich, um jeden der Statorzähne des Statorpols eine separate Spule zu führen und diese Spulen beispielsweise parallel oder in Serie zu verschalten. Durch die Nutzung einer gemeinsamen Spule für den Stator kann jedoch der Materialeinsatz reduziert und die Verschaltung des Stators vereinfacht werden.The stator can have exactly one coil for each stator pole of the selected pair of stator poles, which coil is guided around the plurality of stator teeth of the respective stator pole or around the base of the branched stator tooth. Alternatively, it would be possible, for example, to run a separate coil around each of the stator teeth of the stator pole and to connect these coils, for example, in parallel or in series. By using a common coil for the stator, however, the use of materials can be reduced and the wiring of the stator can be simplified.

Alternativ kann jeder Statorpol des ausgewählten Statorpolpaars mehrere separate Statorzähne aufweisen, wobei der Stator mehrere Spulen umfasst, die zwischen jeweils zwei der Statorzähne des Stators um den Grundkörper geführt sind, wobei die Spulen ausschließlich zwischen Statorzähnen angeordnet sind, die nicht Teil des gleichen Statorpols sind. Anders ausgedrückt wird eine Jochwicklung genutzt, bei der ein Statorpol dadurch aktiv geschaltet bzw. mit Magnetfeld beaufschlagt wird, dass die beiden zum Statorpol benachbarten Spulen derart gestromt werden, dass im Bereich der Spulen in Umfangs- bzw. Längsrichtung des Stators einander entgegengesetzte Feldlinien erzeugt werden, womit der Feldschluss nicht über den Grundkörper sondern über den Läufer und die Statorpole des Statorpolpaars, das den jeweiligen Statorpol umfasst, erfolgt. Prinzipiell können entsprechende Jochwicklungen auch dann genutzt werden, wenn die Statorpole des ausgewählten Statorpolpaars jeweils durch genau einen verzweigten Statorzahn gebildet werden, wobei in diesem Fall jeweils eine Spule auf jeder Seite des verzweigten Statorzahns angeordnet sein kann.Alternatively, each stator pole of the selected stator pole pair can have a plurality of separate stator teeth, the stator comprising a plurality of coils which are guided around the base body between every two of the stator teeth of the stator, the coils being arranged exclusively between stator teeth which are not part of the same stator pole. In other words, a yoke winding is used in which a stator pole is actively switched or subjected to a magnetic field in that the two coils adjacent to the stator pole are energized in such a way that opposite field lines are generated in the area of the coils in the circumferential or longitudinal direction of the stator , whereby the field circuit does not take place via the base body but via the rotor and the stator poles of the stator pole pair that includes the respective stator pole. In principle, corresponding yoke windings can also be used if the stator poles of the selected pair of stator poles are each formed by exactly one branched stator tooth, in which case one coil can be arranged on each side of the branched stator tooth.

Der Läufer kann in Richtung des Stators ragende Läuferzähne aufweisen, wobei eine der den jeweiligen Läuferzahn in Umfangsrichtung oder Längsrichtung begrenzenden Zahnflanken jedes Läuferzahns in die gleiche Richtung in die Umfangsrichtung oder die Längsrichtung gekrümmt ist. Insbesondere kann die jeweilige gekrümmte Zahnflanke für jeden der Läuferzähne an der gleichen Seite in Umfangs- bzw. Längsrichtung vorgesehen sein.The rotor can have rotor teeth projecting in the direction of the stator, one of the tooth flanks of each rotor tooth delimiting the respective rotor tooth in the circumferential direction or longitudinal direction being curved in the same direction in the circumferential direction or the longitudinal direction. In particular, the respective curved tooth flank for each of the rotor teeth can be provided on the same side in the circumferential or longitudinal direction.

Eine solche Ausgestaltung führt dazu, dass beispielsweise dann, wenn die Läuferzahnendfläche eines solchen Läuferzahns zwischen Endflächen verschiedener Statorzähne bzw. eines verzweigten Statorzahns angeordnet ist oder beidseitig gleichstark mit diesen Endflächen überlappt, dennoch eine gewisse Reluktanzkraft und somit ein gewisses Drehmoment bzw. eine gewisse Antriebskraft resultiert, wenn der die Endflächen umfassende Statorpol bestromt wird, da durch die insbesondere konvexe Krümmung der Zahnflanke für die Feldführung über die beiden Endflächen eine unterschiedliche Reluktanz resultiert.Such a configuration leads to the situation, for example, when the rotor tooth end surface of such a rotor tooth is arranged between the end surfaces of different stator teeth or a branched stator tooth, or the same on both sides strongly overlaps with these end surfaces, but a certain reluctance force and thus a certain torque or a certain driving force results when the stator pole encompassing the end surfaces is energized, since the convex curvature of the tooth flank in particular results in a different reluctance for the field guidance over the two end surfaces .

Durch einen solchen Aufbau kann insbesondere erreicht werden, dass die geschaltete Reluktanzmaschine auch aus Positionen anlaufen kann, in denen bei geraden Flanken kein Drehmoment bzw. keine Kraft auf den Läufer übertragen werden kann. Diese ist insbesondere für Reluktanzmaschinen mit einer kleinen Zahl von Statorpolen, beispielsweise bei einer Nutzung von nur zwei Polpaaren, relevant.With such a structure, it can be achieved in particular that the switched reluctance machine can also start up from positions in which no torque or no force can be transmitted to the rotor with straight flanks. This is particularly relevant for reluctance machines with a small number of stator poles, for example when only two pairs of poles are used.

Die geschaltete Reluktanzmaschine kann wenigstens zwei Teilmaschinen umfassen, wobei eine der Teilmaschinen den Stator und den Läufer umfasst und die wenigstens eine verbleibende Teilmaschine jeweils einen weiteren Stator und einen weiteren Läufer umfasst, wobei die Teilmaschinen in Axialrichtung der zylinderförmigen Statoren oder senkrecht zur Längsrichtung der linearen Statoren zueinander versetzt und ihre Läufer starr miteinander gekoppelt sind, wobei das wenigstens eine Statorpolpaar und/oder wenigstens ein Läuferpolpaar der verschiedenen Teilmaschinen in die Umfangsrichtung oder die Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.The switched reluctance machine can comprise at least two sub-machines, one of the sub-machines comprising the stator and the rotor and the at least one remaining sub-machine comprising a further stator and a further rotor each, the sub-machines being in the axial direction of the cylindrical stators or perpendicular to the longitudinal direction of the linear stators offset from one another and their rotors are rigidly coupled to one another, the at least one pair of stator poles and/or at least one pair of rotor poles of the various sub-machines being offset from one another in the circumferential direction or the longitudinal direction.

Durch die Versetzung der Statorpolpaare bzw. der Läuferpolpaare der verschiedenen Teilmaschinen zueinander kann erreicht werden, dass die Drehmomentmaxima und -minima der verschiedenen Teilmaschinen bei unterschiedlichen Winkelstellungen bzw. an unterschiedlichen Längspositionen des Läufers auftreten, womit sichergestellt werden kann, dass für jede Winkelstellung bzw. jede Längsposition des Läufers ein Drehmoment bzw. eine Kraft durch die Reluktanzmaschine aufgebracht werden kann und/oder insgesamt eine geringere Welligkeit des Drehmoments bzw. der Kraft über den Bewegungsbereich des Läufers erreicht wird.By offsetting the pairs of stator poles or pairs of rotor poles of the various sub-machines relative to one another, it is possible to ensure that the maximum and minimum torques of the various sub-machines occur at different angular positions or at different longitudinal positions of the rotor, which ensures that for each angular position or each Longitudinal position of the rotor, a torque or a force can be applied by the reluctance machine and / or overall a lower ripple of the torque or the force over the range of motion of the rotor is achieved.

Wird ein Stator mit einem zylinderförmigen Grundkörper genutzt, liegen die Statorpole eines Statorpolpaars einander insbesondere gegenüber. Der Läufer ist in diesen Fall ein Rotor und die Stator- und Läuferzähne können, je nachdem, ob es sich um einen Innen- oder einen Außenläufer handelt, radial nach innen bzw. außen ragen. Alternativ können die Statorzähne sich auch axial erstrecken, beispielsweise wenn die Reluktanzmaschine als Scheibenläufer ausgebildet sein soll. Wie bereits obig erläutert, kann die Reluktanzmaschine auch ein linearer Motor sein.If a stator with a cylindrical base body is used, the stator poles of a pair of stator poles are in particular opposite one another. In this case, the rotor is a rotor and the stator and rotor teeth can protrude radially inwards or outwards, depending on whether it is an internal or an external rotor. Alternatively, the stator teeth can also extend axially, for example if the reluctance machine is to be designed as a disc rotor. As already explained above, the reluctance machine can also be a linear motor.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen schematisch:

• 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Reluktanzmaschine in verschiedenen Betriebsphasen,
• 2 eine Drehwinkelabhängigkeit der Schaltung der verschiedenen Statorpolpaare der in 1 gezeigten Reluktanzmaschine und einen hieraus resultierenden Verlauf des Drehmoments,
• 3 verschiedene Betriebsphasen eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Reluktanzmaschine,
• 4 eine Drehwinkelabhängigkeit der Schaltung der verschiedenen Statorpolpaare der in 3 gezeigten Reluktanzmaschine sowie den resultierenden Drehmomentverlauf,
• 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Reluktanzmaschine,
• 6 eine Drehwinkelabhängigkeit der Schaltung der verschiedenen Statorpolpaare der in 5 gezeigten Reluktanzmaschine,
• 7-14 weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Reluktanzmaschinen,
• 15 eine Drehwinkelabhängigkeit des Drehmoments der in 14 gezeigten Reluktanzmaschine,
• 16 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Reluktanzmaschine, das mehrere Teilmaschinen umfasst,
• 17 den drehwinkelabhängigen Verlauf des durch die beiden Teilmaschinenen in 16 bereitgestellten Drehmoments, und
• 18 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Reluktanzmaschine mit einem linearen Stator.

Further advantages and details of the present invention result from the exemplary embodiments described below and from the drawings. Schematically show:

• 1 an embodiment of a reluctance machine according to the invention in different operating phases,
• 2 a rotation angle dependency of the circuit of the different pairs of stator poles in 1 shown reluctance machine and a resulting curve of the torque,
• 3 various operating phases of a further exemplary embodiment of a reluctance machine according to the invention,
• 4 a rotation angle dependency of the circuit of the different pairs of stator poles in 3 shown reluctance machine and the resulting torque curve,
• 5 another embodiment of a reluctance machine according to the invention,
• 6 a rotation angle dependency of the circuit of the different pairs of stator poles in 5 shown reluctance machine,
• 7-14 further exemplary embodiments of reluctance machines according to the invention,
• 15 a rotation angle dependency of the torque of the in 14 shown reluctance machine,
• 16 a further embodiment of a reluctance machine according to the invention, which comprises several sub-machines,
• 17 the angle of rotation-dependent course of the through the two sub-machines in 16 provided torque, and
• 18 another embodiment of a reluctance machine according to the invention with a linear stator.

1 zeigt drei Darstellungen einer geschalteten Reluktanzmaschine 1, in denen der Läufer 14 der Reluktanzmaschine 1 jeweils unterschiedliche Stellungen 36-38 einnimmt. Zunächst soll mit Bezug auf die links oben gezeigte Stellung 36 der prinzipielle Aufbau der Reluktanzmaschine 1 erläutert werden. Der Rotor 14 ist hierbei innerhalb eines Stators 15 drehbar gelagert. Der Stator 15 weist mehrere Statorpolpaare 16, 17 auf, die jeweils durch von einem Grundkörper 20 des Stators 15 abstehende Statorzähne 21 gebildet sind, die in Umfangsrichtung des zylinderförmigen Stators 15 voneinander beabstandet sind. Zwischen den Endflächen 46-48 der Statorzähne 21 und den Läuferzahnendflächen 49, 50 der Läuferzähne 75 befindet sich ein Luftspalt 59. 1 shows three representations of a switched reluctance machine 1, in which the rotor 14 of the reluctance machine 1 assumes different positions 36-38. First of all, the basic structure of the reluctance machine 1 will be explained with reference to the position 36 shown at the top left. The rotor 14 is here rotatably mounted within a stator 15 . The stator 15 has a plurality of stator pole pairs 16, 17, which are each formed by stator teeth 21 projecting from a base body 20 of the stator 15 and spaced apart from one another in the circumferential direction of the cylindrical stator 15. Between the end surfaces 46-48 of There is an air gap 59 between the stator teeth 21 and the rotor tooth end faces 49, 50 of the rotor teeth 75.

Um gegenüber üblichen geschalteten Reluktanzmaschinen, bei denen die Statorpole 22-25 jeweils durch genau einen Statorzahn gebildet werden, eine über den gesamten Drehwinkelbereich des Läufers 14 gleichmäßigere Bereitstellung von Drehmoment zu ermöglichen, werden in der Reluktanzmaschine 1 für die Statorpole 24, 25 eines ausgewählten Statorpolpaars 17 jeweils zwei separate Statorzähne 21 genutzt. Hierbei wird im Beispiel für jeden Statorpol 24, 25 des ausgewählten Statorpolpaars 17 genau eine Spule 42 genutzt, die um die mehreren Statorzähne 21 des jeweiligen Statorpols 24, 25 geführt ist. Hierdurch ist für die geschaltete Reluktanzmaschine 1 kein höherer Schaltungsaufwand erforderlich als für eine übliche Reluktanzmaschine, die pro Statorpol nur einen Statorzahn nutzt. Aufgrund der Nutzung von zwei beabstandeten Statorzähnen 21 für die Statorpole 24, 25 ist eine etwas längere Wicklung für die jeweilige Spule 42 erforderlich, wobei der zusätzliche Materialaufwand jedoch in der Regel nicht ins Gewicht fällt.In order to enable a more uniform provision of torque over the entire rotational angle range of the rotor 14 compared to conventional switched reluctance machines, in which the stator poles 22-25 are each formed by exactly one stator tooth, in the reluctance machine 1 for the stator poles 24, 25 of a selected stator pole pair 17 two separate stator teeth 21 used. In the example, exactly one coil 42 is used for each stator pole 24, 25 of the selected pair of stator poles 17, which coil is guided around the plurality of stator teeth 21 of the respective stator pole 24, 25. As a result, no higher circuit complexity is required for the switched reluctance machine 1 than for a conventional reluctance machine that uses only one stator tooth per stator pole. Due to the use of two spaced-apart stator teeth 21 for the stator poles 24, 25, a somewhat longer winding is required for the respective coil 42, although the additional cost of material is generally not significant.

Alternativ zur Nutzung einer einzigen, um mehrere Statorzähne 21 gewickelten Spule 42 können auch separate, beispielsweise parallel oder in Serie geschaltete, Spulen genutzt werden, die um die einzelnen Statorzähne 21 des jeweiligen Statorpols 24, 25 geführt sind. Alternativ zur Führung der Wicklung um die Statorzähne 21 wäre es auch möglich, eine Jochwicklung zu nutzen. Dies wird später noch mit Bezug auf die 11-13 an verschiedenen Beispielen erläutert werden.As an alternative to using a single coil 42 wound around a plurality of stator teeth 21, separate coils, for example connected in parallel or in series, can also be used, which are routed around the individual stator teeth 21 of the respective stator pole 24, 25. As an alternative to guiding the winding around the stator teeth 21, it would also be possible to use a yoke winding. This will be discussed later with reference to the 11-13 be explained with various examples.

Der Betrieb der geschalteten Reluktanzmaschine 1 wird im Folgenden mit zusätzlichem Bezug auf 2 sowie die weiteren in 1 dargestellten Stellungen 37, 38 des Läufers 14 erläutert. Im Diagramm in 2 ist auf der X-Achse 25 der Drehwinkel des Läufers 14 im Uhrzeigersinn ausgehend von der links oben gezeigten Stellung 36 dargestellt. Im Bereich 53 sind jene Winkelbereiche markiert, in denen die Spulen 42 des Statorpolpaars 16 bestromt werden, und im Bereich 54 sind jene Winkelbereiche markiert, in denen die Spulen 42 des Statorpolpaars 17 bestromt werden. Die Y-Achse zeigt schematisch die erreichten Drehmomente 55, wobei die durchgezogene Linie 56 den durch die Bestromung des Statorpolpaars 16 bereitgestellten Drehmomentbeitrag zeigt und die gestrichelte Linie 57 den durch Bestromung des Statorpolpaars 17 bereitgestellten Drehmomentbeitrag zeigt.The operation of the switched reluctance machine 1 is described below with additional reference to FIG 2 as well as the other in 1 illustrated positions 37, 38 of the rotor 14 explained. In the diagram in 2 the angle of rotation of the rotor 14 is shown on the X-axis 25 in the clockwise direction, starting from the position 36 shown at the top left. Area 53 marks those angular ranges in which coils 42 of stator pole pair 16 are energized, and area 54 marks those angular ranges in which coils 42 of stator pole pair 17 are energized. The Y-axis shows schematically the torques 55 achieved, with the solid line 56 showing the torque contribution provided by energizing the stator pole pair 16 and the dashed line 57 showing the torque contribution provided by energizing the stator pole pair 17 .

In der Stellung 36 werden, wie in 2 dargestellt ist und in 1 durch die Symbole 44, 45 visualisiert ist, zunächst die Spulen 42 des Statorpolpaars 17 bestromt. Da in der Stellung 36 eine Drehung des Läufers 14 im Uhrzeigersinn und eine Drehung gegen den Uhrzeiger zu gleichen Änderungen der Reluktanz führen würden, da entweder der Überlapp der Läuferzahnendfläche 49 mit der Endfläche 46 oder mit der Endfläche 47 der Statorzähne 21 des jeweiligen Statorpols 24, 25 erhöht wird, resultiert in dieser Stellung zunächst ein Drehmoment von Null. Ein Anlaufen des Rotors 14 in der Stellung 36 ist somit nicht ohne weitere Maßnahmen möglich. Ansätze, um auch aus dieser Stellung 36 ein selbstständiges Anlaufen der Reluktanzmaschine 1 zu ermöglichen, werden später noch mit Bezug auf die 14-17 erläutert werden.In position 36, as in 2 is shown and in 1 is visualized by the symbols 44, 45, first the coils 42 of the stator pole pair 17 are energized. Since in position 36 a clockwise rotation of the rotor 14 and a counter-clockwise rotation would lead to the same changes in reluctance, since either the overlap of the rotor tooth end surface 49 with the end surface 46 or with the end surface 47 of the stator teeth 21 of the respective stator pole 24, 25 is increased, a torque of zero initially results in this position. A start-up of the rotor 14 in the position 36 is therefore not possible without further measures. Approaches to allow the reluctance machine 1 to start up independently from this position 36 will be discussed later with reference to FIG 14-17 be explained.

Wird jedoch davon ausgegangen, dass sich der Läufer 14 in der Stellung 36 bereits im Uhrzeigersinn dreht, wird, sobald er die Stellung 36 verlässt, ein zusätzliches Drehmoment im Uhrzeigersinn aufgebracht, wie durch die Pfeile 51 angedeutet ist, da mit zunehmendem Überlapp der Läuferzahnendfläche 49 und der Endfläche 46 der magnetische Widerstand zwischen den Statorpolen 24, 25 sinkt, womit eine Reluktanzkraft bzw. Maxwellsche Kraft wirkt, die ein Drehmoment auf den Läufer 36 ausübt.However, assuming that rotor 14 is already rotating clockwise at position 36, once it leaves position 36, additional clockwise torque will be applied, as indicated by arrows 51, because as the overlap of rotor tooth end face 49 and the end surface 46, the magnetic resistance between the stator poles 24, 25 decreases, whereby a reluctance force or Maxwell's force acts, which exerts a torque on the rotor 36.

Theoretisch wäre dieses Drehmoment zunächst im Wesentlichen konstant. Der in 2 schematisch dargestellte lineare Anstieg des Drehmoments 55 resultiert daraus, dass zum Schalten der Spulen 42 nur endliche Spannungen bereitstehen, womit sich der Spulenstrom in der jeweiligen Spule 42 und somit das Magnetfeld an den Statorpolen 24, 25 erst über eine gewisse Zeit und somit, bei im Wesentlichen konstanter Drehzahl des Läufers 14, über einen gewissen Winkelbereich aufbaut.Theoretically, this torque would initially be essentially constant. the inside 2 The linear increase in torque 55 shown schematically results from the fact that only finite voltages are available for switching the coils 42, which means that the coil current in the respective coil 42 and thus the magnetic field at the stator poles 24, 25 only increase over a certain period of time and thus at im Substantially constant speed of the rotor 14 builds up over a certain angular range.

In der in 1 rechts oben gezeigten Stellung 37 des Läufers 14 wird der maximale Überlapp zwischen der Läuferzahnendfläche 49 und der Endfläche 46 erreicht, sodass eine weitere Rotation des Läufers 14 im Uhrzeigersinn den magnetischen Widerstand der Feldführung über die Endfläche 46 nicht weiter reduzieren kann. Wie in 2 zu erkennen ist, wird nach dem gezeigten Drehwinkel von ca. 22,5° jedoch weiterhin das gleiche Drehmoment bereitgestellt, wie auch durch die Pfeile 51 verdeutlicht wird. Dies resultiert daraus, dass nun zusätzlich die Läuferzahnendfläche 50 eines weiteren Läuferzahns 75 mit der Endfläche 47 des anderen Statorzahns 21 des jeweiligen Statorpols 24, 25 überlappt und somit einen zusätzlichen Feldführungspfad mit relativ geringem magnetischem Widerstand öffnet. Hierdurch führt ein Weiterdrehen des Läufers 14 von der Stellung 37 in die in 1 unten dargestellte Stellung 38 zu einem weiteren Absinken des magnetischen Widerstands, wodurch der Läufers 14 im Uhrzeigersinn angetrieben wird.in the in 1 In position 37 of the rotor 14 shown at the top right, the maximum overlap between the rotor tooth end surface 49 and the end surface 46 is reached, so that further clockwise rotation of the rotor 14 cannot further reduce the magnetic resistance of the field guide via the end surface 46. As in 2 As can be seen, after the angle of rotation shown of approximately 22.5°, the same torque continues to be provided, as is also illustrated by the arrows 51 . This results from the fact that the rotor tooth end surface 50 of another rotor tooth 75 now also overlaps with the end surface 47 of the other stator tooth 21 of the respective stator pole 24, 25 and thus opens an additional field guide path with relatively low magnetic resistance. As a result, a further rotation of the rotor 14 from the position 37 to the in 1 position 38 shown below leads to a further decrease in the magnetic reluctance, whereby the rotor 14 is driven in a clockwise direction.

Prinzipiell würde somit bis zu einem Drehwinkel von ca. 45° durch Bestromung der Spulen 42 des Statorpolpaars 17 ein konstantes Drehmoment bereitgestellt. Die in 2 dargestellte Absenkung des Drehmoments 55 vor diesem Drehwinkel resultiert daraus, dass beim Erreichen der Stellung 38 durch den Läufer 14 der Strom in den Spulen 42 des Statorpolpaars 17 und somit das magnetische Feld des Statorpolpaars 17 bereits im Wesentlichen vollständig abgebaut sein sollte, um ein Abbremsen des Läufers 14 durch die ab dieser Stellung wieder steigende Reluktanz für das Statorpolpaar 17 zu vermeiden. Wie bereits zum Einschalten der Spulen erläutert wurde, ist hierfür jedoch ein gewisses Zeitintervall und somit ein gewisser drehzahlabhängiger Winkelbereich erforderlich.In principle, a constant torque would thus be achieved up to a rotation angle of approximately 45° by energizing the coils 42 of the pair of stator poles 17 provided. In the 2 The reduction in torque 55 shown before this angle of rotation results from the fact that when the rotor 14 reaches position 38, the current in the coils 42 of the pair of stator poles 17 and thus the magnetic field of the pair of stator poles 17 should already have essentially completely dissipated in order to be able to brake the Rotor 14 to be avoided by the reluctance for the stator pole pair 17, which increases again from this position. As has already been explained for switching on the coils, however, a certain time interval and thus a certain speed-dependent angle range is required for this.

Wie in 2 dargestellt ist und in der unteren Abbildung in 1 durch die Symbole 44, 45 verdeutlicht ist, werden mit Erreichen der Stellung 38 die Spulen 42 des Statorpolpaars 16 bestromt. Da eine weitere Drehung im Uhrzeigersinn aus der Stellung 38 heraus den Überlapp der Läuferzahnendfläche 49 und der Endfläche 48 des Statorzahns 21 des Statorpols 22 bzw. 23 erhöht, wodurch der magnetische Widerstand für das nun mit Feld beaufschlagte Statorpolpaar 16 fällt, wird durch die Reluktanzkraft weiterhin ein Drehmoment 51 auf den Läufer 14 ausgeübt, wie durch die Pfeile 51 dargestellt ist.As in 2 is shown and in the figure below in 1 is illustrated by the symbols 44, 45, when the position 38 is reached, the coils 42 of the stator pole pair 16 are energized. As further clockwise rotation from position 38 increases the overlap of the rotor tooth end face 49 and the end face 48 of the stator tooth 21 of the stator poles 22 and 23, respectively, causing the reluctance for the now fielded stator pole pair 16 to fall, the reluctance force continues a torque 51 is applied to the rotor 14 as shown by the arrows 51 .

Aufgrund der vierzähligen Drehsymmetrie des Läufers 14 in dem in 1 gezeigten Beispiel, führt eine Weiterdrehung des Läufers 14 aus der Stellung 38 zu einer Stellung, die der bereits diskutierten Stellung 36 entspricht. Bis zum Erreich dieser Stellung soll somit der Strom in den Spulen 42 des Statorpolpaars 16 im Wesentlichen auf null reduziert werden und ab dieser Stellung kann mit der Bestromung der Spulen 42 des Statorpolpaars 17 begonnen werden.Due to the four-fold rotational symmetry of the rotor 14 in the in 1 example shown, a further rotation of the rotor 14 from the position 38 leads to a position which corresponds to the position 36 already discussed. By the time this position is reached, the current in the coils 42 of the pair of stator poles 16 should be essentially reduced to zero, and from this position the current can be supplied to the coils 42 of the pair of stator poles 17 .

Somit resultiert insgesamt die in den Bereichen 53 und 54 der 2 gezeigte winkelabhängige Beschaltung der Spulen 42, die beispielsweise durch eine nicht gezeigte Steuereinrichtung der Reluktanzmaschine 1 implementiert werden kann. Wie aus dem in 2 ebenfalls gezeigten Drehmomentverlauf zu erkennen ist, werden im Gegensatz zu herkömmlichen Reluktanzmaschinen mit nur zwei Polpaaren größere Winkelabschnitte, in denen kein oder nur ein vernachlässigbares Drehmoment bereitgestellt werden kann, vermieden. Zwar fällt das Drehmoment weiterhin punktuell bei bestimmten Winkeln auf null, dies kann jedoch beispielsweise bereits durch eine geringfügige Variation der Läufergeometrie vermieden werden, wie später noch erläutert werden wird. Gegenüber üblichen Reluktanzmaschinen wird durch die Nutzung mehrerer Statorzähne 21 innerhalb der Statorpole 24, 25 eines ausgewählten Statorpolpaars 17 eine erheblich gleichmäßigere Drehmomentbereitstellung erreicht.This results in a total of in areas 53 and 54 of the 2 shown angle-dependent wiring of the coils 42, which can be implemented, for example, by a control device, not shown, of the reluctance machine 1. How from the in 2 Also shown torque curve can be seen, in contrast to conventional reluctance machines with only two pairs of poles, larger angular sections in which no or only a negligible torque can be provided are avoided. Although the torque continues to drop to zero at certain angles, this can be avoided, for example, by slightly varying the rotor geometry, as will be explained later. Compared to conventional reluctance machines, the use of a plurality of stator teeth 21 within the stator poles 24, 25 of a selected pair of stator poles 17 results in a considerably more uniform provision of torque.

Für jeden der Statorpole 22-25 soll im Wesentlichen die gleiche Feldführungsbreite 58 realisiert werden. Für die Statorpole 22 und 23 entspricht diese Feldführungsbreite der Endflächenbreite 60 des den jeweiligen Statorpol 22, 23 bildenden Statorzahns 21 in Umfangsrichtung. Für die Statorpole 24, 25 können jeweils beide Endflächen 46, 47 der beiden Statorzähne 21 zur Feldführung beitragen, sodass sich die Endflächenbreiten 61, 62 der beiden jeweiligen Endflächen 46, 47 zur Feldführungsbreite 58 addieren.Essentially the same field guide width 58 should be implemented for each of the stator poles 22-25. For the stator poles 22 and 23, this field guide width corresponds to the end surface width 60 of the stator tooth 21 forming the respective stator pole 22, 23 in the circumferential direction. Both end surfaces 46 , 47 of the two stator teeth 21 can contribute to the field guidance for the stator poles 24 , 25 , so that the end surface widths 61 , 62 of the two respective end surfaces 46 , 47 add up to the field guidance width 58 .

Für die Reluktanzmaschine 1, bei der der Läufer 14 und der Stator 15 jeweils zwei Polpaare aufweisen, resultiert ein besonders gleichmäßiger Drehmomentverlauf, wenn die Endflächenbreiten 61, 62 im Wesentlichen gleich sind.For the reluctance machine 1, in which the rotor 14 and the stator 15 each have two pairs of poles, a particularly uniform torque profile results when the end face widths 61, 62 are essentially the same.

Um den Reluktanzunterschied für das Statorpolpaar 17 zwischen der Stellung 36 und der Stellung 38 des Läufers 14 und somit das bereitstellbare Drehmoment zu maximieren, ist der Abstand 66 zwischen den dem Läufer 14 zugewandten Endflächen 46, 47 der Statorzähne 21 der Statorpole 24, 25 so gewählt, dass er im Wesentlichen der Läuferzahnbreite 67 entspricht. Die Läuferzahnbreite 67 entspricht im Wesentlichen der Feldführungsbreite 58. Der Abstand 96 der Läuferzahnendflächen in Umfangsrichtung entspricht der Endflächenbreite 60 der Statorzähne 21 des Statorpolpaars 16 bzw. der Feldführungsbreite 60.In order to maximize the reluctance difference for the stator pole pair 17 between the position 36 and the position 38 of the rotor 14 and thus the torque that can be provided, the distance 66 between the end surfaces 46, 47 of the stator teeth 21 of the stator poles 24, 25 facing the rotor 14 is selected in this way that it essentially corresponds to the rotor tooth width 67. The rotor tooth width 67 essentially corresponds to the field guide width 58. The distance 96 of the rotor tooth end faces in the circumferential direction corresponds to the end face width 60 of the stator teeth 21 of the stator pole pair 16 or the field guide width 60.

Um merkliche Drehmomente bei großen Schaltwinkeln bereitstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die beiden Statorzähne 21 der Statorpole 24, 25 derart angeordnet, bzw. soweit auseinandergerückt sind, dass ihre Zahnflanken 69, 70, die maximal weit voneinander beabstandet sind, einen Winkelabstand 68 von ungefähr 90° aufweisen.In order to be able to provide noticeable torques at large switching angles, it is advantageous if the two stator teeth 21 of the stator poles 24, 25 are arranged in such a way or are spaced apart so far that their tooth flanks 69, 70, which are at a maximum distance from one another, have an angular distance of 68 of approximately 90°.

Wie an den 3 und 5 zu erkennen ist, die Reluktanzmaschinen 2, 3 mit einer größeren Polzahl zeigen, kann allgemein angegeben werden, dass ein geeigneter Winkelabstand 68 zwischen den maximal beabstandeten Zahnflanken 69, 70 von Statorpolen 24-29 mit mehreren Statorzähnen 21 berechnet werden kann, indem ein Winkel von 180° durch die Anzahl der Statorpolpaare 16-19 geteilt wird. Somit resultiert in 3 aufgrund der drei genutzten Statorpolpaare 16-18 ein Winkelabstand 68 von 60° und in 5 aufgrund der vier genutzten Statorpolpaare 16-19 ein Winkelabstand 68 von 45°.How to the 3 and 5 can be seen that show reluctance machines 2, 3 with a larger number of poles, it can be generally stated that a suitable angular distance 68 between the maximum spaced tooth flanks 69, 70 of stator poles 24-29 with a plurality of stator teeth 21 can be calculated by an angle of 180° is divided by the number of stator pole pairs 16-19. This results in 3 due to the three stator pole pairs 16-18 used, an angular distance 68 of 60° and in 5 due to the four pairs of stator poles 16-19 used, an angular spacing 68 of 45°.

Der Stator 15 weist in 1 zwei Symmetrieachsen 71, 72 auf, die jeweils mittig durch eines der Statorpolpaare 16, 17 verlaufen, wobei der Stator 15 bezüglich dieser Symmetrieachsen 71, 72 spiegelsymmetrisch ist. Die Spiegelsymmetrie bezüglich der Symmetrieachse 72 resultiert daraus, dass die Statorzähne 21 des Statorpolpaars 17 symmetrisch aufgebaut sind, also insbesondere die gleichen Endflächenbreiten 61, 62 aufweisen. Dies kann gedanklich als hälftige Aufteilung eines normalen Statorzahns aufgefasst werden.The stator 15 has 1 two axes of symmetry 71, 72, which each run centrally through one of the pairs of stator poles 16, 17, the stator 15 being mirror-symmetrical with respect to these axes of symmetry 71, 72. The mirror symmetry with respect to the axis of symmetry 72 results from the fact that the Stator teeth 21 of the stator pole pair 17 are constructed symmetrically, ie in particular have the same end face widths 61, 62. This can be thought of as dividing a normal stator tooth in half.

Eine Möglichkeit, die in dem mit Bezug auf 1 und 2 erläuterten Ausführungsbeispiel noch vorhandenen Drehmomentlücken zu vermeiden und insgesamt eine gleichmäßige und höhere Drehmomentbereitstellung zu erreichen, ist es, die Anzahl der Statorpolpaare 16-18 und entsprechend auch die Anzahl der Läuferzähne 75 des Läufers 14 zu erhöhen, wie im 3 für die geschaltete Reluktanzmaschine 2 dargestellt ist. Um eine möglichst gleichmäßige Drehmomentbereitstellung zu erreichen, werden hierbei zwei Statorpolpaare 17, 18 verwendet, die pro Statorpol 24-27 jeweils zwei Statorzähne 21 umfassen. Wie bereits in 1 sind hierbei die Endflächenbreiten 60-62 der verschiedenen Statorzähne 21 so gewählt, dass für jeden der Statorpole 22-27 im Wesentlichen die gleiche Feldführungsbreite 58 resultiert.A possibility related to in which 1 and 2 Explained embodiment to avoid existing torque gaps and to achieve an overall uniform and higher torque provision, is to increase the number of stator pole pairs 16-18 and accordingly the number of rotor teeth 75 of the rotor 14, as in 3 for the switched reluctance machine 2 is shown. In order to achieve the most uniform possible provision of torque, two pairs of stator poles 17, 18 are used here, each of which includes two stator teeth 21 per stator pole 24-27. As already in 1 In this case, the end surface widths 60-62 of the various stator teeth 21 are selected in such a way that essentially the same field guide width 58 results for each of the stator poles 22-27.

Zur Bereitstellung eines möglichst wenig welligen Drehmoments hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, innerhalb der Statorpole 24-27 jeweils Statorzähne 21 mit deutlich unterschiedlich Endflächenbreiten 61, 62 zu nutzen. Die Endflächenbreite 62 kann insbesondere ungefähr doppelt so groß sein wie die Endflächenbreite 61. Somit verbleibt im Gegensatz zu der in 1 gezeigten Reluktanzmaschine 1 nur eine Symmetrieachse 71, die mittig durch die Statorpole 22, 23 eines der Statorpolpaare 16 verläuft, bezüglich der der Stator 15 spiegelsymmetrisch ist. Bezüglich der durch Mitten der Statorpole 24-27 der Statorpolpaaren 17, 18 verlaufenden Achsen 73, 74 ist der Stator 15 asymmetrisch aufgebaut.In order to provide as little ripple torque as possible, it has proven to be advantageous to use stator teeth 21 with significantly different end face widths 61, 62 within the stator poles 24-27. The end face width 62 can in particular be approximately twice as large as the end face width 61. Thus, in contrast to the 1 shown reluctance machine 1 has only one axis of symmetry 71, which runs centrally through the stator poles 22, 23 of one of the stator pole pairs 16, with respect to which the stator 15 is mirror-symmetrical. The stator 15 is constructed asymmetrically with respect to the axes 73, 74 running through the centers of the stator poles 24-27 of the stator pole pairs 17, 18.

Die sechs Abbildungen der Reluktanzmaschine 2 in 3 zeigen im Uhrzeigersinn eine zeitliche Abfolge von Stellungen 36-41 des Rotors 14 der Reluktanzmaschine 2. Da der Läufer 14 eine sechszahlige Drehsymmetrie aufweist, wird nach einer Drehung von 60° ausgehend von der links oben gezeigten Stellung 36 wieder eine äquivalente Stellung des Läufers 14 erreicht, sodass die zeitliche Abfolge der Stellungen 36, 37, 38, 39, 40, 41, 36 einer Drehung des Läufers 14 um 60° entspricht.The six illustrations of the reluctance machine 2 in 3 show a clockwise chronological sequence of positions 36-41 of the rotor 14 of the reluctance machine 2. Since the rotor 14 has a six-fold rotational symmetry, after a rotation of 60° starting from the position 36 shown at the top left, an equivalent position of the rotor 14 is reached again , so that the chronological sequence of the positions 36, 37, 38, 39, 40, 41, 36 corresponds to a rotation of the rotor 14 by 60°.

Da das Funktionsprinzip der geschalteten Reluktanzmaschine 2 im Wesentlichen dem bereits mit Bezug zur 1 erläuterten Funktionsprinzip entspricht, soll der Betrieb der Reluktanzmaschine 2 im Folgenden relativ kurz mit zusätzlichem Bezug auf 4 erläutert werden. 4 zeigt auf der X-Achse 76 einen Drehwinkel des Läufers 14 ausgehend von der Stellung 36 im Uhrzeigersinn, im Bereich 77 Winkelbereiche, in denen die Spulen 42 des Statorpolpaars 16 bestromt sind, im Bereich 78 Winkelbereiche, in denen die Spulen 42 des Statorpolpaars 18 bestromt sind, und im Bereich 79 Winkelbereich, in denen die Spulen 42 des Statorpolpaars 17 bestromt sind. Wie bereits in der Reluktanzmaschine 1 wird in der Reluktanzmaschine 2 für jeden der Statorpole 22-27 genau eine Spule 42 genutzt, die im Fall der Statorpole 24-27 jeweils um zwei Zähne 21 geführt ist. Bestromte Spulen werden in 3 jeweils durch die Symbole 44, 45 markiert.Since the principle of operation of the switched reluctance machine 2 is essentially the same already with reference to 1 Corresponds to the functional principle explained, the operation of the reluctance machine 2 is intended to be relatively brief in the following with additional reference to 4 be explained. 4 shows on the X-axis 76 an angle of rotation of the rotor 14 starting from the position 36 clockwise, in the area 77 angular ranges in which the coils 42 of the stator pole pair 16 are energized, in the area 78 angular ranges in which the coils 42 of the stator pole pair 18 are energized are, and in the area 79 angular range in which the coils 42 of the stator pole pair 17 are energized. As in the reluctance machine 1, exactly one coil 42 is used in the reluctance machine 2 for each of the stator poles 22-27, which coil is guided around two teeth 21 in the case of the stator poles 24-27. Energized coils are in 3 marked by the symbols 44, 45, respectively.

In der Stellung 36 werden ausschließlich die Spulen 42 des Statorpolpaars 17 bestromt. Eine Drehung des Läufers 14 im Uhrzeigersinn führt zu einer Vergrößerung des Überlapps der Endfläche 46 mit der Läuferzahnendfläche 49, wodurch der magnetische Widerstand für das Statorpolpaar 17 sinkt und somit die durch die Pfeile 51 schematisch dargestellte Reluktanzkraft resultiert, die den Läufer 14 mit einem Drehmoment beaufschlagt.In the position 36 only the coils 42 of the stator pole pair 17 are energized. A clockwise rotation of the rotor 14 leads to an increase in the overlap of the end surface 46 with the rotor tooth end surface 49, which reduces the magnetic reluctance for the stator pole pair 17 and thus results in the reluctance force shown schematically by the arrows 51, which applies a torque to the rotor 14 .

Werden die Spulen 42 der jeweiligen Statorpolpaare 16, 17, 18 wie in 4 dargestellt ist bzw. in 3 durch die Markierung der bestromten Spulen 42 durch die Symbole 44, 45 verdeutlicht wird, bestromt, resultieren in den jeweiligen Stellungen 36-41 des Rotors 14 jeweils die symbolisch durch die Pfeile 51 dargestellten Reluktanzkräfte, die ein Drehmoment auf den Läufer 14 übertragen.If the coils 42 of the respective stator pole pairs 16, 17, 18 as in 4 is shown or in 3 is illustrated by the marking of the energized coils 42 by the symbols 44, 45, the result in the respective positions 36-41 of the rotor 14 are the reluctance forces symbolically represented by the arrows 51, which transmit a torque to the rotor 14.

In 4 ist das Drehmoment 83, das durch das Statorpolpaar 16 aufgebracht wird, durch die durchgezogene Linie 80 dargestellt, das Drehmoment 83, das durch das Statorpolpaar 18 aufgebracht wird, durch die gestrichelte Linie 81 dargestellt und das Drehmoment 83, das durch das Statorpolpaar 17 aufgebracht wird, durch die gepunktete Linie 82 dargestellt. Wie in 4 deutlich zu erkennen ist, ist in jeder beliebigen Winkelstellung durch zumindest eines der Statorpolpaare 16-18 ein Drehmoment 83 aufbringbar, sodass ein Anlaufen der geschalteten Reluktanzmaschine 2 aus jeder beliebigen Stellung möglich ist. Die Summe der Drehmomente 83, die durch die verschiedenen Statorpolpaare 16-18 bei der gezeigten Beschaltung aufgebracht werden, ist zudem näherungsweise konstant, sodass nur eine sehr geringe Welligkeit des aufgebrachten Drehmoments resultiert.In 4 For example, torque 83 applied by stator pole pair 16 is represented by solid line 80, torque 83 applied by stator pole pair 18 is represented by dashed line 81, and torque 83 applied by stator pole pair 17 , represented by the dotted line 82 . As in 4 As can be clearly seen, a torque 83 can be applied in any angular position by at least one of the stator pole pairs 16-18, so that the switched reluctance machine 2 can be started from any position. The sum of the torques 83, which are applied by the different pairs of stator poles 16-18 in the wiring shown, is also approximately constant, so that only a very small ripple of the applied torque results.

5 zeigt ein Beispiel für eine geschaltete Reluktanzmaschine 3, die vier Statorpolpaare 16-19 und einen Läufer 14 mit acht Läuferzähnen 75 aufweist. Drei ausgewählte Statorpolpaare 17-19 weisen jeweils zwei Statorzähne 21 auf, die jeweils durch eine gemeinsame Spule 42 mit Feld beaufschlagbar sind. Hierbei gilt, wie bereits in den vorangehenden Ausführungsbeispielen, dass die Feldführungsbreite 58 für alle Statorpole 22-29 im Wesentlichen gleich ist, also dass sich die Endflächenbreiten 61, 62 der beiden Statorzähne 21 der Statorpole 24-29 jeweils zumindest näherungsweise zur Endflächenbreite 60 der Statorzähne 21 des Statorpolpaars 16 addieren. 5 shows an example of a switched reluctance machine 3, which has four pairs of stator poles 16-19 and a rotor 14 with eight rotor teeth 75. Three selected pairs of stator poles 17-19 each have two stator teeth 21, which can each be acted upon by a common coil 42 with a field. In this case, as in the previous exemplary embodiments, the field guide width 58 is essentially the same for all stator poles 22-29, ie the end face widths 61, 62 of the two stator teeth 21 of the Stator poles 24-29 each add at least approximately to the end surface width 60 of the stator teeth 21 of the stator pole pair 16.

Es wurde erkannt, dass eine besonders geringe Welligkeit des bereitgestellten Drehmoments erreicht werden kann, wenn für das Statorpolpaar 18 Statorzähne 21 mit im Wesentlichen gleicher Endflächenbreite genutzt werden, während die Endflächenbreiten 61, 62 der Statorzähne im jeweiligen Statorpol 24-29 deutlich unterschiedlich voneinander sind. Im Beispiel ist die Endflächenbreite 62 dreimal so groß wie die Endflächenbreite 61.It was recognized that a particularly low ripple in the torque provided can be achieved if stator teeth 21 with essentially the same end face width are used for the stator pole pair 18, while the end face widths 61, 62 of the stator teeth in the respective stator pole 24-29 are significantly different from one another. In the example, the end face width 62 is three times the end face width 61.

Ein mögliches Ansteuermuster für die Spulen 42 der verschiedenen Statorpolpaare 16-19 ist in 6 dargestellt. Hierbei zeigt die X-Achse 84 eine Winkelstellung des Läufers 14 über einen Winkelbereich von 180°. Im Bereich 85 sind die Winkelabschnitte markiert, in denen die Spulen 42 des Statorpolpaars 16 bestromt sind, im Bereich 86 jene Winkelbereiche, in denen die Spulen 42 des Statorpolpaars 19 bestromt sind, im Bereich 87 jene Winkelbereiche, in denen die Spulen 42 des Statorpolpaars 18 bestromt sind, und im Bereich 88 jene Winkelbereiche, in den die Spulen 42 des Statorpolpaars 17 bestromt sind.A possible control pattern for the coils 42 of the various stator pole pairs 16-19 is shown in 6 shown. Here, the X-axis 84 shows an angular position of the rotor 14 over an angular range of 180°. In area 85, the angular sections are marked in which the coils 42 of the stator pole pair 16 are energized, in area 86 those angular areas in which the coils 42 of the stator pole pair 19 are energized, in area 87 those angular areas in which the coils 42 of the stator pole pair 18 are energized, and in the area 88 those angular ranges in which the coils 42 of the stator pole pair 17 are energized.

Statt mehrere separate Statorzähne 21 zur Ausbildung von Statorpolen mit voneinander beabstandeten Endflächen zu nutzen, wie dies in den vorangehenden Beispielen der Fall war, ist auch möglich, separate Endflächen 32-35 durch verzweigte Statorzähne 30 bereitzustellen, wie im Folgenden mit Bezug auf die 7-10 erläutert wird. Die gezeigten Beispiele umfassen jeweils zwei Statorpolpaare 17, 18 und nutzen einen Läufer 14, der eine Anzahl von Läuferzähnen 75 aufweist, die ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der genutzten Statorpole 24-27 ist. Beispielsweise werden in der in 7 gezeigten geschalteten Reluktanzmaschine 4 zwei Läuferzähne 75 pro Statorpol 24-27 genutzt.Instead of using a plurality of separate stator teeth 21 to form stator poles with spaced end faces, as was the case in the previous examples, it is also possible to provide separate end faces 32-35 by means of branched stator teeth 30, as described below with reference to FIG 7-10 is explained. The examples shown each comprise two pairs of stator poles 17, 18 and use a rotor 14 which has a number of rotor teeth 75 which is an integer multiple of the number of stator poles 24-27 used. For example, in the in 7 shown switched reluctance machine 4 uses two rotor teeth 75 per stator pole 24-27.

Jeder der Statorpole 24-27 weist einen verzweigten Statorzahn 30 auf, der sich ausgehend von einer an den Grundkörper 20 angrenzenden Basis 31 verzweigt, sodass der jeweilige Statorzahn 30 mehrere getrennte, dem Läufer zugewandte Endflächen 32-35 aufweist, die durch separate Zahnendabschnitte 97 gebildet sind. Wie in 7 gut zu erkennen ist, sind die Endflächen 32-34 der verzweigten Statorzähne 30 des Statorpolpaars 18 gegenüber den Endflächen 35 der verzweigten Statorzähne 30 des Statorpolpaars 17 bezüglich der Drehsymmetrie des Läufers 14 um eine halbe Läuferzahnbreite 67 versetzt, sodass durch abwechselnde Bestromung der Spulen 42 der Statorpolpaare 17 und 18 kontinuierlich ein Drehmoment aufgebracht werden kann, um den Läufer 14 anzutreiben.Each of the stator poles 24-27 has a branched stator tooth 30, which branches out from a base 31 adjacent to the base body 20, so that the respective stator tooth 30 has a plurality of separate end surfaces 32-35 facing the rotor, which are formed by separate tooth end sections 97 are. As in 7 is clearly visible, the end faces 32-34 of the branched stator teeth 30 of the stator pole pair 18 are offset by half a rotor tooth width 67 in relation to the rotational symmetry of the rotor 14 in relation to the end faces 35 of the branched stator teeth 30 of the stator pole pair 17, so that by alternating energization of the coils 42 the Torque can be continuously applied to stator pole pairs 17 and 18 in order to drive the rotor 14 .

Ähnlich wie bereits zur 1 erläutert wurde, sind die maximal beabstandeten Zahnflanken 69, 70 der verzweigten Statorzähne 30 des Statorpolpaars 18 im Winkelabstand 68 von 90° angeordnet, um einen effektiven Antrieb auch bei großen Schaltwinkeln zuzulassen.Similar to the 1 was explained, the maximally spaced tooth flanks 69, 70 of the branched stator teeth 30 of the stator pole pair 18 are arranged at an angular distance 68 of 90° in order to allow an effective drive even with large switching angles.

Die Endflächenbreiten 61-65 der Endflächen 32-35 der verzweigten Statorzähne 30 sind so gewählt, dass sich die Endflächenbreiten 61-65 eines jeweiligen verzweigten Statorzahns 30 und somit eines jeweiligen Statorpols 24-27 zumindest näherungsweise zur gleichen Feldführungsbreite addieren, um eine gleichmäßige Drehmomentbeaufschlagung zu ermöglichen. Hierbei sind die Endflächenbreiten 61, 62 der Endflächen 35 des jeweiligen verzweigten Statorzahns 30 des Statorpolpaars 17 zumindest näherungsweise gleich und entsprechen den Läuferzahnbreiten 67 der Läuferzähne 75. Die verzweigten Statorzähne 30 des Statorpolpaars 18 weisen randseitig Endflächen 33, 34 auf, deren Endflächenbreiten 64, 65 nur halb so groß sind wie die Endflächenbreite 63 einer zentralen Endfläche 32.The end surface widths 61-65 of the end surfaces 32-35 of the branched stator teeth 30 are selected in such a way that the end surface widths 61-65 of a respective branched stator tooth 30 and thus of a respective stator pole 24-27 add up at least approximately to the same field guide width in order to ensure uniform torque application make possible. The end surface widths 61, 62 of the end surfaces 35 of the respective branched stator tooth 30 of the stator pole pair 17 are at least approximately the same and correspond to the rotor tooth widths 67 of the rotor teeth 75. The branched stator teeth 30 of the stator pole pair 18 have end surfaces 33, 34 at the edge, the end surface widths of which are 64, 65 are only half as large as the end surface width 63 of a central end surface 32.

Aufgrund des symmetrischen Aufbaus der verzweigten Statorzähne 30 ist der Stator 15 der Reluktanzmaschine 4 bezüglich beider durch die Mitten des jeweiligen Statorpolpaars 17, 18 verlaufenden Symmetrieachsen 71, 72 zumindest näherungsweise spiegelsymmetrisch.Due to the symmetrical structure of the branched stator teeth 30, the stator 15 of the reluctance machine 4 is at least approximately mirror-symmetrical with respect to the two axes of symmetry 71, 72 running through the centers of the respective pair of stator poles 17, 18.

8 zeigt ein weiteres Beispiel einer geschalteten Reluktanzmaschine 5, die der in 7 gezeigten Reluktanzmaschine 4 abgesehen von den im Folgenden erläuterten Unterschieden entspricht. Im Gegensatz zu der in 4 gezeigten Reluktanzmaschine 4 werden bei der Reluktanzmaschine 5 vier Läuferzähne 75 pro Statorpol 24-27 genutzt, wobei die Anzahl der Endflächen 32-35 der verzweigten Statorzähne 30 entsprechend erhöht wird. Die verzweigten Statorzähne 30 des Statorpolpaars 17 weisen weiterhin gleichgroße Endflächen 35 auf, sodass sich nur die Anzahl der Endflächen 35 und deren jeweilige Endflächenbreite 61, 62 im Vergleich zur in 4 gezeigten Reluktanzmaschine 4 ändert. 8th shows another example of a switched reluctance machine 5, which corresponds to that in 7 shown reluctance machine 4 corresponds apart from the differences explained below. In contrast to the in 4 Reluctance machine 4 shown, four rotor teeth 75 per stator pole 24-27 are used in the reluctance machine 5, with the number of end faces 32-35 of the branched stator teeth 30 being increased accordingly. The branched stator teeth 30 of the pair of stator poles 17 also have end faces 35 of the same size, so that only the number of end faces 35 and their respective end face widths 61, 62 are different in comparison to FIG 4 shown reluctance machine 4 changes.

Auch die verzweigten Statorzähne 30 des Statorpolpaars 18 sind ähnlich aufgebaut wie es in der Reluktanzmaschine 4 der Fall war. Ein wesentlicher Unterschied ist, dass mehrere Endflächen 32 im mittleren Bereich des jeweiligen verzweigten Statorzahns 30 die gleiche Endflächenbreite 63 aufweisen und nur die Endflächenbreiten 64, 65 der beiden randseitigen Endflächen 33, 34 von dieser Endflächenbreite merklich abweichen, nämlich, wie bereits vorrangehend zur Reluktanzmaschine 4 erläutert, ungefähr halb so breit sind.The branched stator teeth 30 of the stator pole pair 18 are constructed similarly to what was the case in the reluctance machine 4 . An essential difference is that several end surfaces 32 in the central region of the respective branched stator tooth 30 have the same end surface width 63 and only the end surface widths 64, 65 of the two edge-side end surfaces 33, 34 deviate noticeably from this end surface width, namely, as already mentioned above for reluctance machine 4 explained, are about half as wide.

9 zeigt eine weitere geschaltete Reluktanzmaschine 6, bei der gegenüber der in 8 gezeigten geschalteten Reluktanzmaschine 5 die Anzahl der Statorzähne 75 und somit auch die Anzahl der jeweiligen Endflächen 32-35 der verzweigten Statorzähne 30 weiter erhöht ist. Im gezeigten Beispiel werden pro Statorpol 24-27 sechs Statorzähne 75 genutzt. Die große Anzahl von separaten Endflächen der verzweigten Statorzähne 30 führt dazu, dass jene Zahnabschnitte, die die randseitigen Endfläche 33, 34 der verzweigten Statorzähne 30 des Statorpolpaars 18 ausbildet, relativ filigran sind. Zudem ist der Abstand zwischen den Statorzähnen 30 des Statorpolpaars 18 und des Statorpolpaars 17 relativ klein, da er ungefähr der Endflächenbreite 64, 65 entspricht. Dies kann dazu führen, dass ein gewisser Teil des an einem jeweiligen Statorpolpaar 17, 18 angelegten Feldes über die verzweigten Statorzähne 30 des jeweils anderen Statorpolpaars 17, 18 geführt wird, womit die Reluktanzunterschiede zwischen den verschiedenen Läuferstellungen und somit auch das erreichbare Drehmoment unter Umständen abgesenkt werden können. 9 shows another switched reluctance machine 6, in which compared to in 8th shown switched reluctance machine 5, the number of stator teeth 75 and thus also the number of the respective end faces 32-35 of the branched stator teeth 30 is further increased. In the example shown, six stator teeth 75 are used per stator pole 24-27. The large number of separate end faces of the branched stator teeth 30 means that those tooth sections which form the peripheral end faces 33, 34 of the branched stator teeth 30 of the stator pole pair 18 are relatively delicate. In addition, the distance between the stator teeth 30 of the stator pole pair 18 and the stator pole pair 17 is relatively small, since it corresponds approximately to the end surface width 64, 65. This can lead to a certain part of the field applied to a respective pair of stator poles 17, 18 being guided via the branched stator teeth 30 of the respective other pair of stator poles 17, 18, with the result that the differences in reluctance between the different rotor positions and thus also the achievable torque may be reduced can become.

Um dies zu vermeiden, kann die Zahnform der verzweigten Statorzähne 30 des Statorpolpaars 18 abgewandelt werden, wodurch die in 10 gezeigte geschaltete Reluktanzmaschine 7 realisiert werden kann. Bei dieser wird bei den verzweigten Statorzähnen 30 des Statorpolpaars 18 auf die beiden randseitigen Endflächen 33, 34 verzichtet, wodurch die erläuterten Probleme vermieden werden. Dies führt zwar dazu, dass die Feldführungsbreite der verzweigten Statorzähne 30 des Statorpolpaars 18 etwas kleiner ist als die Feldführungsbreite der verzweigten Statorzähne 30 des Statorpolpaars 17, wodurch im Rahmen der Rotation des Läufers 14 etwas größere Drehmomentschwankungen auftreten können. Aufgrund der relativ großen Zweigzahl der verzweigten Statorzähne 30 reduziert sich die Feldführungsbreite durch das Weglassen der seitlich halbierten Zahnabschnitte jedoch nur um ca. 17%, wodurch entsprechende Abweichungen nur in wenigen Anwendungsfällen störend wirken.In order to avoid this, the tooth shape of the branched stator teeth 30 of the stator pole pair 18 can be modified, whereby the 10 shown switched reluctance machine 7 can be realized. In this case, in the case of the branched stator teeth 30 of the pair of stator poles 18, the two end faces 33, 34 at the edge are dispensed with, as a result of which the problems explained are avoided. This means that the field guidance width of the branched stator teeth 30 of the stator pole pair 18 is somewhat smaller than the field guidance width of the branched stator teeth 30 of the stator pole pair 17, which means that somewhat larger torque fluctuations can occur as part of the rotation of the rotor 14. Due to the relatively large number of branches of the branched stator teeth 30, the field guide width is reduced by only about 17% by omitting the laterally halved tooth sections, as a result of which corresponding deviations only have a disruptive effect in a few applications.

Werden mehrere separate Statorzähne innerhalb eines Statorpols genutzt und soll eine gemeinsame Spule um diese Statorzähne geführt werden, kann dies zu einer relativ großen Wicklungslänge der Spule und somit zu großem Materialeinsatz führen. Selbst bei einer Nutzung verzweigter Statorzähne soll die Basis typischerweise ungefähr doppelt so breit sein wie der Grundkörper bzw. das Joch des Stators. Zur Reduzierung des Gewichts und der Kosten der Reluktanzmaschine kann es jedoch gewünscht sein, eine möglichst kurze Wicklung zu nutzen. Dies kann durch Jochwicklungen erreicht werden, wie im Folgenden mit Bezug auf die 11-13 näher erläutert wird.If several separate stator teeth are used within a stator pole and if a common coil is to be guided around these stator teeth, this can lead to a relatively large winding length of the coil and thus to a large amount of material being used. Even when branched stator teeth are used, the base should typically be approximately twice as wide as the base body or the yoke of the stator. However, to reduce the weight and cost of the reluctance machine, it may be desirable to use as short a winding as possible. This can be achieved by yoke windings as follows with reference to FIG 11-13 is explained in more detail.

11 zeigt eine geschaltete Reluktanzmaschine 8, die bezüglich der Geometrie ihrer Statorzähne 21 bzw. Statorpole 22-25 weitgehend der in 1 gezeigten geschalteten Reluktanzmaschine 1 entspricht. Statt jedoch Spulen 42 zu nutzen, die um den Statorzahn 21 bzw. die Statorzähne 21 geführt sind, die den jeweiligen Statorpol 22-25 bilden, werden Spulen 43 genutzt, die jeweils zwischen zwei der Statorzähne 21 des Stators 15 um den Grundkörper 20 geführt sind, also Jochwicklungen bilden. Die Spulen 43 werden hierbei ausschließlich zwischen Statorzähnen 21 angeordnet, die nicht Teil des gleichen Statorpols 22-25 sind. 11 shows a switched reluctance machine 8, which largely corresponds to that in 1 shown switched reluctance machine 1 corresponds. However, instead of using coils 42, which are guided around the stator tooth 21 or the stator teeth 21, which form the respective stator pole 22-25, coils 43 are used, which are each guided around the base body 20 between two of the stator teeth 21 of the stator 15 , i.e. form yoke windings. The coils 43 are in this case arranged exclusively between stator teeth 21 which are not part of the same stator pole 22-25.

Werden die Spulen 43 so bestromt, dass lokal im Grundkörper 20 die durch die Pfeile 89 dargestellten Felder resultieren, werden die im Grundkörper 20 verlaufenden Feldlinien an den Statorzähnen 21 des Statorpolpaars 16 vorbeigeführt und es wird über die Statorzähne 21 des Statorpolpaars 17 das Gesamtfeld 90 bereitgestellt. Bezüglich der Minimierung der Reluktanz entspricht dies einer Bestromung der beiden Spulen 42 des Statorpolpaars 17 in der in 1 gezeigten Reluktanzmaschine 1. Soll das Feld über das andere Statorpolpaar 16 geführt werden, kann die Polarität der linken oberen und der rechten unteren Spule 43 in 11 bzw. alternativ die Polarität der rechten oberen und der linken unteren Spule 43 in 11 umgekehrt werden.If the coils 43 are energized in such a way that the fields represented by the arrows 89 result locally in the base body 20, the field lines running in the base body 20 are guided past the stator teeth 21 of the stator pole pair 16 and the overall field 90 is provided via the stator teeth 21 of the stator pole pair 17 . With regard to minimizing the reluctance, this corresponds to energizing the two coils 42 of the stator pole pair 17 in 1 shown reluctance machine 1. If the field is to be routed via the other pair of stator poles 16, the polarity of the upper left and lower right coil 43 can be changed in 11 or alternatively the polarity of the upper right and lower left coils 43 in 11 be reversed.

Die Nutzung von Jochwicklungen ist auch auf andere der obig beschriebenen Statorgeometrien übertragbar. Beispielsweise zeigt 12 eine geschaltete Reluktanzmaschine 9, durch die im Wesentlichen die gleichen Feldgeometrien realisiert werden können wie durch die in 7 gezeigte Reluktanzmaschine 4. Statt der Nutzung verzweigter Statorzähne 30 werden in der Reluktanzmaschine 9 jedoch separate Statorzähne genutzt und statt einer Führung von Spulen 42 um den Statorzahn bzw. die Statorzähne eines jeweiligen Statorpols 22-24 erfolgt eine Spulenführung um den Grundkörper 20 jeweils zwischen Statorzähnen, die verschiedenen Statorpolen angehören.The use of yoke windings can also be transferred to other stator geometries described above. For example shows 12 a switched reluctance machine 9, through which essentially the same field geometries can be realized as through the in 7 shown reluctance machine 4. Instead of using branched stator teeth 30, however, separate stator teeth are used in the reluctance machine 9 and instead of guiding coils 42 around the stator tooth or the stator teeth of a respective stator pole 22-24, coils are guided around the base body 20 in each case between stator teeth, belonging to the different stator poles.

Wie in 13 für die geschaltete Reluktanzmaschine 10 gezeigt ist, ist eine entsprechende Jochwicklung auch für Geometrien mit höherer Zahnanzahl des Läufers 14 nutzbar. Die gezeigte Statorkonfiguration ermöglicht es, im Wesentlichen die gleichen Feldverläufe bereitzustellen, wie sie in der in 8 gezeigten geschalteten Reluktanzmaschine 5 möglich sind.As in 13 is shown for the switched reluctance machine 10, a corresponding yoke winding can also be used for geometries with a higher number of teeth of the rotor 14. The stator configuration shown makes it possible to provide essentially the same field profiles as in 8th shown switched reluctance machine 5 are possible.

Insbesondere bei einer Nutzung von relativ feinen Statorzahn- und Läuferzahnstrukturen, wie sie in 13 genutzt werden, kann die Nutzung von Jochwicklungen zu einem etwas geringeren Wirkungsgrad der geschalteten Reluktanzmaschine 10 führen, da ein gewisser Teil des durch die jeweilige Spule 43 erzeugten lokalen Feldes, das durch die Pfeile 89 dargestellt ist, direkt über den Kurzschlussweg 91 geschlossen werden kann, sodass sich die Feldstärke des über den Läufer 14 zu führenden Feldes und damit das Drehmoment geringfügig reduziert. Da die Nutzung von Jochwicklungen es jedoch typischerweise ermöglicht, günstigere, leichtere und kleiner bauende Reluktanzmaschinen bereitzustellen, kann es vorteilhaft sein, dies in Kauf zu nehmen.Especially when using relatively fine stator tooth and rotor tooth structures, as shown in 13 are used, the use of yoke windings can lead to a somewhat lower efficiency of the switched reluctance machine 10, since a certain part of the respective Coil 43 generated local field, which is represented by the arrows 89, can be closed directly via the short-circuit path 91, so that the field strength of the field to be conducted via the rotor 14 and thus the torque are slightly reduced. However, since the use of yoke windings typically makes it possible to provide cheaper, lighter and smaller reluctance machines, it can be advantageous to accept this.

Um die Kosten, das Gewicht und den Bauraumverbrauch von geschalteten Reluktanzmaschinen gering zu halten, ist ein möglichst einfacher Aufbau gewünscht. Hierzu ist der bereits mit Bezug auf 1 diskutierte Aufbau vorteilhaft, bei dem nur zwei Statorpolpaare 16, 17 genutzt werden, die zudem relativ einfach aufgebaut sind. Wie dort bereits erwähnt wurde, resultieren bei der in 1 gezeigten geschalteten Reluktanzmaschine 1 jedoch für bestimmte Drehwinkel Drehmomentlücken, sodass ein selbstständiges Anlaufen der Reluktanzmaschine aus einem beliebigen Drehwinkel nicht sichergestellt werden kann.In order to keep the costs, the weight and the space requirement of switched reluctance machines low, the simplest possible construction is desired. This is already with reference to 1 structure discussed is advantageous in which only two pairs of stator poles 16, 17 are used, which are also constructed relatively simply. As already mentioned there, the in 1 shown switched reluctance machine 1, however, for certain angles of rotation torque gaps, so that an independent start-up of the reluctance machine from any angle of rotation can not be guaranteed.

Eine besonders einfache Möglichkeit, entsprechende Drehmomentlücken zu vermeiden, ist in 14 dargestellt. Die dort gezeigte geschaltete Reluktanzmaschine 11 nutzt exakt den gleichen Stator 15 wie die in 1 gezeigte geschaltete Reluktanzmaschine 1. Der Rotor 14 wird hingegen abgewandelt.A particularly simple way of avoiding corresponding torque gaps is in 14 shown. The switched reluctance machine 11 shown there uses exactly the same stator 15 as in 1 shown switched reluctance machine 1. The rotor 14, however, is modified.

Es wird weiterhin ein Rotor 14 mit insgesamt vier Statorzähnen genutzt. Dadurch, dass eine jeweilige den jeweiligen Läuferzahn 75 in eine der Umfangsrichtungen, nämlich in die Richtung, in die eine Drehung erfolgen soll, begrenzende Zahnflanke 93 gekrümmt wird, werden jedoch auf beiden Seiten des Läuferzahns 75 unterschiedlich geformte Zahnflanken 92, 93 verwendet. Dies führt dazu, dass eine Drehung des Läufers 14 im Uhrzeigersinn in der geschalteten Reluktanzmaschine in der gezeigten Stellung zu einer etwas stärkeren Reduktion des magnetischen Widerstandes für das Statorpolpaar 17 führt als eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn, womit insgesamt bei einer Bestromung der Spulen 42 des Statorpolpaars 17 in der gezeigten Stellung ein Drehmoment im Uhrzeigersinn resultiert.A rotor 14 with a total of four stator teeth is also used. Due to the fact that a respective tooth flank 93 delimiting the respective rotor tooth 75 is curved in one of the circumferential directions, namely in the direction in which rotation is to take place, differently shaped tooth flanks 92, 93 are used on both sides of the rotor tooth 75. As a result, a clockwise rotation of the rotor 14 in the switched reluctance machine in the position shown leads to a somewhat greater reduction in the magnetic reluctance for the stator pole pair 17 than a counterclockwise rotation, which means that overall when the coils 42 of the stator pole pair are energized 17 results in a clockwise torque in the position shown.

15 zeigt eine Auftragung des Drehmoments 55 über die X-Achse 52, die die Winkelstellung des Läufers 14 zeigt, wie sie bereits aus 2 bekannt ist. Die Krümmung der Zahnflanke 93 bzw. die Verwendung unterschiedlicher Zahnflanken 92, 93 an unterschiedlichen Seiten der Läuferzähne 75 führt jedoch dazu, dass gegenüber dem in 2 gezeigten Drehmomentverlauf ein etwas anderer Drehmomentverlauf für die geschaltete Reluktanzmaschine 11 resultiert. Hierbei zeigt die gestrichelte Linie 57' den Drehmomentbeitrag des Statorpolpaars 17 und die durchgezogene Linie 56' den Drehmomentbeitrag des Statorpolpaars 16. Durch die Asymmetrie der Statorzähne 75 wird die Drehmomentlücke geschlossen und es wird auch am Minimum des bereitgestellten Drehmoments ein Mindestwert 94 des Drehmoments bereitgestellt, sodass die geschaltete Reluktanzmaschine zumindest bei geringen Lasten aus beliebigen Drehwinkeln anlaufen kann. 15 FIG. 5 shows a plot of torque 55 versus the X-axis 52 showing the angular position of the rotor 14 as already shown in FIG 2 is known. However, the curvature of the tooth flank 93 or the use of different tooth flanks 92, 93 on different sides of the rotor teeth 75 means that compared to the 2 Torque curve shown results in a slightly different torque curve for the switched reluctance machine 11 . The dashed line 57' shows the torque contribution of the stator pole pair 17 and the solid line 56' the torque contribution of the stator pole pair 16. The torque gap is closed by the asymmetry of the stator teeth 75 and a minimum value 94 of the torque is also provided at the minimum of the torque provided. so that the switched reluctance machine can start from any angle of rotation, at least at low loads.

Die mit Bezug auf 14 beschriebene Lösung zur Behebung von Drehmomentlücken ist zwar sehr einfach, in vielen Anwendungsfeldern ist es jedoch gewünscht, ein weniger welliges Drehmoment zu erreichen bzw. auch ein Anlaufen aus beliebigen Winkelstellungen unter größerer Last zu ermöglichen. Daher zeigt 16 eine geschaltete Reluktanzmaschine 12, bei der ein anderer Ansatz zur Vermeidung von Drehmomentlücken und zur Reduzierung der Welligkeit des Drehmoments genutzt wird.The related to 14 Although the solution described for eliminating torque gaps is very simple, in many fields of application it is desirable to achieve less rippling torque or also to enable starting from any angular position under greater load. Therefore shows 16 a switched reluctance machine 12 which uses a different approach to avoiding torque gaps and reducing torque ripple.

Die geschaltete Reluktanzmaschine 12 umfasst hierbei zwei Teilmaschinen 95, 95`, deren Statoren 15, 15' an einem gemeinsamen Gehäuse 97 befestigt sind und deren Läufer 14, 14' durch eine gemeinsame Welle 96 getragen werden und rotationsfest miteinander verbunden sind. Die Teilmaschinen 95, 95' sind weitgehend identisch aufgebaut, nämlich beispielsweise wie die in 1 gezeigte Reluktanzmaschine 1. Die Statoren 15, 15' sind jedoch in Umfangsrichtung zueinander um einen Winkel von ca. 22,5° verdreht. Dies führt dazu, dass der Statorpol 22' der Teilmaschine 95, der dem Statorpol 22 der Teilmaschine 95 entspricht, der in 16 in der Schnittebene liegt, hinter der Schnittebene angeordnet und etwas nach unten versetzt ist. Der dem Statorpol 23 entsprechende Statorpol der Teilmaschine 95` ist nicht zu sehen, da er durch die Versetzung in Umfangsrichtung vor der Schnittebene liegt. Der Statorpol 24`, der dem Statorpol 24 der Teilmaschine 95 entspricht, der auf Höhe der Welle hinter der Schnittebene liegt, ist durch die relative Verdrehung des Stators 95` nach unten und zur Schnittebene hin versetzt angeordnet. Alternativ können statt der Statoren die Rotoren gegeneinander verdreht werden.The switched reluctance machine 12 comprises two sub-machines 95, 95', the stators 15, 15' of which are fastened to a common housing 97 and the rotors 14, 14' of which are carried by a common shaft 96 and are connected to one another in a rotationally fixed manner. The sub-machines 95, 95' are constructed largely identically, namely, for example, like those in 1 22.5°. This has the result that the stator pole 22' of the sub-machine 95, which corresponds to the stator pole 22 of the sub-machine 95, which in 16 lies in the section plane, is arranged behind the section plane and is slightly offset downwards. The stator pole of the sub-machine 95` corresponding to the stator pole 23 cannot be seen, since it lies in front of the sectional plane due to the offset in the circumferential direction. The stator pole 24', which corresponds to the stator pole 24 of the partial machine 95, which lies at the height of the shaft behind the section plane, is arranged offset downwards and towards the section plane due to the relative rotation of the stator 95'. Alternatively, instead of the stators, the rotors can be turned against each other.

Die Versetzung der Statorpole 22', 24' der zweiten Teilmaschine 95` gegenüber den Statorpolen 22, 23, 24 der ersten Teilmaschine 95 bzw. der Rotorpole in Umfangsrichtung führt dazu, dass auch die durch die beiden Teilmaschinen 95, 95` erzeugten Drehmomente um 22,5° versetzt sind, wie in 17 dargestellt ist. Der Drehwinkel der Welle 96 und somit der Läufer 14, 14' ist auf der X-Achse 52 dargestellt und das Drehmoment 55 der ersten Teilmaschine 95 ist als durchgezogene Linie und das Drehmoment 55 der zweiten Teilmaschine 95` ist als gestrichelte Linie dargestellt. Die Summe dieser beiden Drehmomente weist somit keine Lücken auf. Durch z.B. drehzahlabhängige Reduzierung der Spulenspannungen und somit der Flankensteilheit des Spulenstroms und somit des Drehmoments kann auch ein ungefähr dreieckförmiger Verlauf des Drehmoments der einzelnen Teilmaschinen 95, 95' und somit ein im Wesentlichen konstantes Gesamtmoment erreicht werden.The displacement of the stator poles 22', 24' of the second sub-machine 95` in relation to the stator poles 22, 23, 24 of the first sub-machine 95 or the rotor poles in the circumferential direction means that the torques generated by the two sub-machines 95, 95` are also shifted by 22 .5° offset, as in 17 is shown. The angle of rotation of the shaft 96 and thus the rotor 14, 14' is shown on the X-axis 52 and the torque 55 of the first part machine 95 is shown as a solid line and the torque 55 of the second part machine 95` is shown as a dashed line. The sum of these the two torques therefore has no gaps. By, for example, speed-dependent reduction of the coil voltages and thus the edge steepness of the coil current and thus the torque, an approximately triangular curve of the torque of the individual sub-machines 95, 95' and thus a substantially constant total torque can be achieved.

Wie bereits im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert wurde, kann eine geschaltete Reluktanzmaschine 13 mit einem linearen Stator 15, wie sie in 18 dargestellt ist, bereitgestellt werden, indem die Geometrie einer Reluktanzmaschine mit zylinderförmigem Stator 15, im Beispiel der geschalteten Reluktanzmaschine 1, die in 1 dargestellt ist, abgerollt wird. Dies führt, wie in 18 zu erkennen ist, bei hinreichend langem Stator 15 und somit bei hinreichend langem Verschiebeweg des Läufers 14 dazu, dass einzelne Statorpole wiederholt werden, wie in 18 beispielhaft für den Statorpol 22 und die teilweise Wiederholung des Statorpols 24 dargestellt ist. Auf gleiche Weise lassen sich auch die anderen Ausführungsbeispiele in einen Linearantrieb umwandeln.As already explained in the general part of the description, a switched reluctance machine 13 with a linear stator 15, as is shown in 18 is shown, are provided by the geometry of a reluctance machine with a cylindrical stator 15, in the example of the switched reluctance machine 1, which is shown in 1 is shown, is unrolled. This leads, as in 18 it can be seen that with a sufficiently long stator 15 and thus with a sufficiently long displacement path of the rotor 14, individual stator poles are repeated, as in 18 is shown as an example for the stator pole 22 and the partial repetition of the stator pole 24 . The other exemplary embodiments can also be converted into a linear drive in the same way.

Claims (15)

Geschaltete Reluktanzmaschine (1-13) mit einem Läufer (14) und einem Stator (15), wobei der Stator (15) mehrere Statorpolpaare (16-19) aufweist, die jeweils durch von einem Grundkörper (20) des Stators (15) abstehende Statorzähne (21) gebildet sind, wobei einerseits der Stator (15) ein zylinderförmiger Stator (15) ist und die Statorzähne (21) in Umfangsrichtung des Stators (15) voneinander beabstandet sind oder wobei andererseits der Stator (15) ein linearer Stator (15) ist und die Statorzähne (21) in Längsrichtung des Stators (15) voneinander beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet, - dass einerseits jeder Statorpol (24-29) wenigstens eines ausgewählten der Statorpolpaare (16-19) mehrere separate Statorzähne (21) aufweist, und/oder - dass andererseits wenigstens ein jeweiliger verzweigter Statorzahn (30) jedes Statorpols (24-29) des ausgewählten Statorpolpaars (17-19) oder wenigstens eines ausgewählten der Statorpolpaare (16-19) sich ausgehend von einer an dem Grundkörper (20) angrenzenden Basis (31) verzweigt, sodass der jeweilige Statorzahn (30) mehrere getrennte, dem Läufer (14) zugewandte Endflächen (32-35) aufweist.Switched reluctance machine (1-13) with a rotor (14) and a stator (15), the stator (15) having a plurality of stator pole pairs (16-19) each protruding from a base body (20) of the stator (15). Stator teeth (21) are formed, on the one hand the stator (15) being a cylindrical stator (15) and the stator teeth (21) being spaced apart from one another in the circumferential direction of the stator (15) or on the other hand the stator (15) being a linear stator (15 ) and the stator teeth (21) are spaced apart from one another in the longitudinal direction of the stator (15), characterized in that - on the one hand each stator pole (24-29) of at least one selected one of the stator pole pairs (16-19) has a plurality of separate stator teeth (21), and/or - that on the other hand at least one respective branched stator tooth (30) of each stator pole (24-29) of the selected stator pole pair (17-19) or at least one selected stator pole pair (16-19) extends from a base body (20) other ing base (31), so that the respective stator tooth (30) has a plurality of separate end surfaces (32-35) facing the rotor (14). Geschaltete Reluktanzmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorpole (22-29) eines ersten der Statorpolpaare (16-19) jeweils eine andere Anzahl von Statorzähnen (21) aufweisen als die Statorpole (22-29) eines zweiten der Statorpolpaare (16-19) und/oder dass die Statorpole (22-29) des ersten Statorpolpaars (16-19) jeweils einen verzweigten Statorzahn (30) mit einer Anzahl von getrennten, dem Läufer (14) zugewandten Endflächen (32-35) aufweisen, die sich von der Anzahl der getrennten, dem Läufer (14) zugewandten Endflächen (32-35) der verzweigten Statorzähne (30) des zweiten Statorpolpaars (16-19) unterscheidet.Switched reluctance machine after claim 1 , characterized in that the stator poles (22-29) of a first of the stator pole pairs (16-19) each have a different number of stator teeth (21) than the stator poles (22-29) of a second of the stator pole pairs (16-19) and/ or that the stator poles (22-29) of the first stator pole pair (16-19) each have a branched stator tooth (30) with a number of separate end surfaces (32-35) facing the rotor (14) which differ from the number of separate end faces (32-35) of the branched stator teeth (30) of the second pair of stator poles (16-19) facing the rotor (14). Geschaltete Reluktanzmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Feldführungsbreite (58) der Statorpole (22-29) des Stators (15) im Bereich des Luftspalts (59) zwischen unterschiedlichen Statorpolen (22-29) des Stators (15) um maximal 30% oder maximal 15% unterscheidet, wobei die Feldführungsbreite (58) des jeweiligen Statorpols (22, 23) der Endflächenbreite (60) der dem Läufer (14) zugewandten Endfläche (48) des den Statorpol (22, 23) bildenden Statorzahns (21) in die Umfangsrichtung oder die Längsrichtung entspricht, falls der jeweilige Statorpol (22, 23) genau einen Statorzahn (21) mit genau einer dem Läufer (14) zugewandten Endfläche (48) aufweist, und wobei die Feldführungsbreite (58) der Summe der Endflächenbreiten (61-65) der getrennten, dem Läufer zugewandten Endflächen (32-35, 46, 47) des Statorzahns (30) oder der Statorzähne (21), der oder die den Statorpol (24-29) bilden, in die Umfangsrichtung oder die Längsrichtung entspricht, falls der jeweilige Statorpol (24-29) einen verzweigten Statorzahn (30) und/oder mehrere Statorzähne (21) umfasst.Switched reluctance machine after claim 1 or 2 , characterized in that a field guidance width (58) of the stator poles (22-29) of the stator (15) in the area of the air gap (59) between different stator poles (22-29) of the stator (15) increases by a maximum of 30% or a maximum of 15 %, whereby the field guide width (58) of the respective stator pole (22, 23) differs from the end face width (60) of the end face (48) facing the rotor (14) of the stator tooth (21) forming the stator pole (22, 23) in the circumferential direction or corresponds to the longitudinal direction if the respective stator pole (22, 23) has exactly one stator tooth (21) with exactly one end surface (48) facing the rotor (14), and the field guide width (58) corresponds to the sum of the end surface widths (61-65) of the separate end faces (32-35, 46, 47) of the stator tooth (30) or teeth (21) facing the rotor, which or which form the stator pole (24-29), in the circumferential direction or the longitudinal direction, if the respective stator pole (24-29) has a branched stator tooth (3rd 0) and/or several stator teeth (21). Geschaltete Reluktanzmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige dem Läufer (14) zugewandte Endfläche (46, 47) jedes Statorzahns (21) des ausgewählten Statorpolpaars (17-19) und/oder jede der getrennten, dem Läufer (14) zugewandten Endflächen (32-35) des jeweiligen verzweigten Statorzahns (30) in Umfangsrichtung oder Längsrichtungen die oder eine jeweilige Endflächenbreite (61-65) aufweist, wobei für die Statorpole (24-29) des ausgewählten Statorpolpaars (16-19) oder wenigstens eines der ausgewählten Statorpolpaare (16-19) jeweils - die Endflächenbreiten (61-65) der verschiedenen Endflächen (32-35, 46, 47) innerhalb des jeweiligen Statorpols um maximal 10% oder maximal 15% voneinander abweichen, oder - die Endflächenbreite (61-65) einer Endfläche (32-35, 46, 47) innerhalb des jeweiligen Statorpols (24-29) wenigstens 1 ,5-mal oder wenigstens 1 ,8-mal so groß ist, wie die Endflächenbreite (61-65) einer weiteren Endfläche (32-35, 46, 47) innerhalb des gleichen Statorpols (24-29), und/oder - die beiden in Umfangsrichtung oder Längsrichtung in dem jeweiligen Statorpol randseitig liegenden Endflächen (33, 34) eine wenigstens 1,5-mal oder wenigstens 1 ,8-mal kleinere Endflächenbreite (64, 65) aufweisen als wenigstens eine verbleibende Endfläche (32) innerhalb des gleichen Statorpols (26, 27).Switched reluctance machine according to one of the preceding claims, characterized in that the respective end face (46, 47) facing the rotor (14) of each stator tooth (21) of the selected pair of stator poles (17-19) and/or each of the separate ones connected to the rotor (14 ) facing end faces (32-35) of the respective branched stator tooth (30) in the circumferential direction or in the longitudinal direction having the or a respective end face width (61-65), wherein for the stator poles (24-29) of the selected stator pole pair (16-19) or at least one of the selected pairs of stator poles (16-19) - the end face widths (61-65) of the various end faces (32-35, 46, 47) within the respective stator pole deviate from each other by a maximum of 10% or a maximum of 15%, or - the end face width ( 61-65) of an end surface (32-35, 46, 47) within the respective stator pole (24-29) is at least 1.5 times or at least 1.8 times as large as the end surface width (61-65) of a further end surface (32-35, 46, 47) in within the same stator pole (24-29), and/or - the two end faces (33, 34) lying at the edges in the circumferential direction or longitudinal direction in the respective stator pole have an end face width (64 , 65) as at least one remaining end face (32) within the same stator pole (26, 27). Geschaltete Reluktanzmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige dem Läufer (14) zugewandte Endfläche (46, 47) jedes Statorzahns (21) des ausgewählten Statorpolpaars (17-19) und/oder jede der getrennten, dem Läufer (14) zugewandten Endflächen (32-35) des jeweiligen verzweigten Statorzahns (30) in Umfangsrichtung oder Längsrichtungen die oder eine jeweilige Endflächenbreite (61-65) aufweist, - wobei für ein erstes der ausgewählten Statorpolpaare (17) die Endflächenbreiten (61,62) der verschiedenen Endflächen (35) innerhalb des jeweiligen Statorpols (24, 25) um maximal 10% oder maximal 15% voneinander abweichen, und - wobei für ein zweites der ausgewählten Statorpolpaare (18) die Endflächenbreiten (32-34) der beiden in Umfangsrichtung oder Längsrichtung in dem jeweiligen Statorpol (18) randseitig liegenden Endflächen (33, 34) eine wenigstens 1,5-mal oder wenigstens 1,8-mal kleinere Endflächenbreite (64, 65) aufweisen als wenigstens eine verbleibende Endfläche (32) innerhalb des gleichen Statorpols (26, 27).Switched reluctance machine according to one of the preceding claims, characterized in that the respective end face (46, 47) facing the rotor (14) of each stator tooth (21) of the selected pair of stator poles (17-19) and/or each of the separate ones connected to the rotor (14 ) facing end faces (32-35) of the respective branched stator tooth (30) in the circumferential direction or in the longitudinal direction has the or a respective end face width (61-65), - for a first of the selected stator pole pairs (17) the end face widths (61,62) of the different end faces (35) within the respective stator pole (24, 25) deviate from one another by a maximum of 10% or a maximum of 15%, and - the end face widths (32-34) of the two in the circumferential direction or longitudinal direction for a second of the selected stator pole pairs (18). end faces (33, 34) lying at the edges in the respective stator pole (18) have an end face width (64, 65) that is at least 1.5 times or at least 1.8 times smaller than at least one ve remaining end face (32) within the same stator pole (26, 27). Geschaltete Reluktanzmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (66) zwischen den dem Läufer (14) zugewandten Endflächen (46, 47) benachbarter Statorzähne (21) des jeweiligen Statorpols (24-29) des ausgewählten Statorpolpaars (17-19) und/oder ein Abstand (66) zwischen benachbarten der getrennten, dem Läufer (14) zugewandten Endflächen (32-35) des jeweiligen verzweigten Statorzahns (30) um maximal 20% oder um maximal 10% von einer Läuferzahnbreite (67) in Umfangsrichtung oder Längsrichtung einer jeweiligen statorzugewandten Läuferzahnendfläche, an der ein jeweiliger in Richtung des Stators (15) ragender Läuferzahn (75) des Läufers (14) endet, und/oder von einem Abstand (96) der Läuferzahnendflächen in Umfangsrichtung oder Längsrichtung abweicht.Switched reluctance machine according to one of the preceding claims, characterized in that a distance (66) between the end faces (46, 47) of adjacent stator teeth (21) of the respective stator pole (24-29) of the selected stator pole pair (17- 19) and/or a distance (66) between adjacent separate end surfaces (32-35) of the respective branched stator tooth (30) facing the rotor (14) by a maximum of 20% or by a maximum of 10% of a rotor tooth width (67) in Circumferential direction or longitudinal direction of a respective rotor tooth end surface facing the stator, at which a respective rotor tooth (75) of the rotor (14) protruding in the direction of the stator (15) ends and/or deviates from a distance (96) of the rotor tooth end surfaces in the circumferential direction or longitudinal direction. Geschaltete Reluktanzmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige dem Läufer (14) zugewandte Endfläche (46, 47) jedes Statorzahns (20) des ausgewählten Statorpolpaars (17-19) und/oder jede der getrennten, dem Läufer zugewandten Endflächen (32-35) des jeweiligen verzweigten Statorzahns (30) in Umfangsrichtung oder Längsrichtungen die oder eine jeweilige Endflächenbreite (61-65) aufweist, wobei die größte Endflächenbreite (61-65) innerhalb des ausgewählten Statorpolpaars (17-19) oder der ausgewählten Statorpolpaare (17-19) um maximal 20% oder um maximal 10% von der oder einer Läuferzahnbreite (67) in Umfangsrichtung oder Längsrichtung einer jeweiligen statorzugewandten Läuferzahnendfläche, an der ein jeweiliger in Richtung des Stators ragender Läuferzahn (75) des Läufers (14) endet, abweicht.A switched reluctance machine as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that the respective end face (46, 47) facing the rotor (14) of each stator tooth (20) of the selected stator pole pair (17-19) and/or each of the separate end faces facing the rotor (32-35) of the respective branched stator tooth (30) in the circumferential or longitudinal directions has the or a respective end face width (61-65), the largest end face width (61-65) within the selected stator pole pair (17-19) or the selected stator pole pairs (17-19) by a maximum of 20% or by a maximum of 10% of the or a rotor tooth width (67) in the circumferential direction or longitudinal direction of a respective rotor tooth end face facing the stator, at which a respective rotor tooth (75) of the rotor (14) protruding in the direction of the stator ends , differs. Geschaltete Reluktanzmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zum Ersten die Anzahl der Statorzähne (21) und/oder der dem Läufer (14) zugewandte Endflächen (32-35) der verschiedenen Statorpole (22-29) des Stators (15) zwischen unterschiedlichen Statorpolen (22-29) um maximal eins unterscheidet, und/oder dass zum Zweiten die Statorpole (22, 23) wenigstens eines Statorpolpaars (16) jeweils genau einen Statorzahn (21) aufweisen, wobei die Statorpole (24-29) der verbleibenden Statorpolpaare (17-19) jeweils mehrere Statorzähne (21) aufweisen und/oder dass zum dritten jeder Statorpol (22-29) des Stators (15) wenigstens einen verzweigten Statorzahn (30) umfasst.Switched reluctance machine according to one of the preceding claims, characterized in that firstly the number of stator teeth (21) and/or the end faces (32-35) of the various stator poles (22-29) of the stator (15 ) differs between different stator poles (22-29) by a maximum of one, and/or that, secondly, the stator poles (22, 23) of at least one pair of stator poles (16) each have exactly one stator tooth (21), the stator poles (24-29) of the remaining pairs of stator poles (17-19) each have a plurality of stator teeth (21) and/or that, thirdly, each stator pole (22-29) of the stator (15) comprises at least one branched stator tooth (30). Geschaltete Reluktanzmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Statorzähne (21) des ausgewählten Statorpolpaars (17-19) und/oder Zahnendabschnitte (97), die jeweils eine der getrennten, dem Läufer (14) zugewandten Endflächen (32-35) des verzweigten Statorzahns (30) ausbilden, jeweils zwei in der Umfangsrichtung oder der Längsrichtung gegenüberliegende Zahnflanken (69, 70) aufweisen, wobei die in der Umfangsrichtung oder der Längsrichtung maximal voneinander beabstandeten Zahnflanken (69, 70) des jeweiligen Statorpols (24-29) des ausgewählten Statorpolpaars (17-19) in die Umfangsrichtung einen Winkelabstand (68) oder in die Längsrichtung einen Längsabstand aufweisen, der zumindest 80% und maximal 120% des Winkelabstands oder des Längsabstands der Mitten von jeweils benachbarten Statorpolen (22-29) des Stators (15) ist.Switched reluctance machine according to one of the preceding claims, characterized in that the plurality of stator teeth (21) of the selected pair of stator poles (17-19) and/or tooth end sections (97) each having one of the separate end surfaces (32- 35) of the branched stator tooth (30), each having two opposing tooth flanks (69, 70) in the circumferential direction or the longitudinal direction, the tooth flanks (69, 70) of the respective stator pole (24- 29) the selected pair of stator poles (17-19) have an angular spacing (68) in the circumferential direction or a longitudinal spacing in the longitudinal direction which is at least 80% and at most 120% of the angular spacing or the longitudinal spacing of the centers of respectively adjacent stator poles (22-29) of the stator (15). Geschaltete Reluktanzmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Statorpole (22-29) des Stators (15) gleich der Anzahl der in Richtung des Stators (15) abstehenden Läuferzähne (75) des Läufers (14) ist und/oder dass die Anzahl der Statorzähne (21) und/oder der Endflächen (32-35) jedes der Statorpole (22-29) um maximal 1 von dem Quotienten aus der Anzahl der Läuferzähne (75) und der Anzahl der Statorpole (22-29) abweicht.Switched reluctance machine according to one of the preceding claims, characterized in that the number of stator poles (22-29) of the stator (15) is equal to the number of rotor teeth (75) of the rotor (14) projecting in the direction of the stator (15) and/ or that the number of stator teeth (21) and/or end faces (32-35) of each of the stator poles (22-29) is reduced by a maximum of 1 from the quotient of the number of rotor teeth (75) and the number of stator poles (22-29 ) differs. Geschaltete Reluktanzmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Stator (15) zylinderförmig ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (15) bezüglich einer oder zwei Symmetrieachsen (71, 72), die jeweils mittig durch die Statorpole (22-29) eines der Statorpolpaare (16-19) verlaufen, spiegelsymmetrisch ist und/oder dass der Stator (15) bezüglich wenigstens einer Achse (73, 74), die mittig durch die Statorpole (22.-29) eines weiteres der Statorpolpaare (16-19) verläuft, asymmetrisch ist.Switched reluctance machine according to one of the preceding claims, wherein the stator (15) is cylindrical, characterized in that the stator (15) with respect to one or two axes of symmetry (71, 72), each centered through the stator poles (22-29) of one of the Stator pole pairs (16-19) run, is mirror-symmetrical and/or that the stator (15) is asymmetrical with respect to at least one axis (73, 74) which runs centrally through the stator poles (22-29) of another of the stator pole pairs (16-19). Geschaltete Reluktanzmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (15) für jeden Statorpol (24-29) des ausgewählten Statorpolpaars (17-19) genau eine Spule (24) aufweist, die um die mehreren Statorzähne (21) des jeweiligen Statorpols (24-29) oder um die Basis des sich verzweigenden Statorzahns (30) geführt ist.Switched reluctance machine according to one of the preceding claims, characterized in that the stator (15) has exactly one coil (24) for each stator pole (24-29) of the selected pair of stator poles (17-19) which is wound around the plurality of stator teeth (21) of the respective stator pole (24-29) or around the base of the branching stator tooth (30). Geschaltete Reluktanzmaschine nach einem Ansprüche 1 bis 11, wobei jeder Statorpol (22-29) des ausgewählten Statorpolpaars (17-19) mehrere separate Statorzähne (21) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (15) mehrere Spulen (43) umfasst, die zwischen jeweils zwei der Statorzähne (21) des Stators (15) um den Grundkörper (20) geführt sind, wobei die Spulen (43) ausschließlich zwischen Statorzähnen (21) angeordnet sind, die nicht Teil des gleichen Statorpols (22-29) sind.Switched reluctance machine after a Claims 1 until 11 , wherein each stator pole (22-29) of the selected pair of stator poles (17-19) has a plurality of separate stator teeth (21), characterized in that the stator (15) comprises a plurality of coils (43) which are connected between each two of the stator teeth (21) of the stator (15) are guided around the base body (20), the coils (43) being arranged exclusively between stator teeth (21) which are not part of the same stator pole (22-29). Geschaltete Reluktanzmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (14) in Richtung des Stators (15) ragende Läuferzähne (75) aufweist, wobei eine der den jeweiligen Läuferzahn (75) in Umfangsrichtung oder Längsrichtung begrenzenden Zahnflanken (92, 93) jedes Läuferzahns (75) in die gleiche Richtung in die Umfangsrichtung oder die Längsrichtung gekrümmt ist.Switched reluctance machine according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (14) has rotor teeth (75) projecting in the direction of the stator (15), one of the tooth flanks (92, 93 ) of each rotor tooth (75) is curved in the same direction in the circumferential direction or the longitudinal direction. Geschaltete Reluktanzmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei Teilmaschinen (95, 95') umfasst, wobei eine der Teilmaschinen (95) den Stator (15) und den Läufer (14) und die wenigstens eine verbleibende Teilmaschine (95') jeweils einen weiteren Stator (15') und einen weiteren Läufer (14') umfasst, wobei die Teilmaschinen (95, 95') in Axialrichtung der zylinderförmigen Statoren (15, 15') oder senkrecht zur Längsrichtung der linearen Statoren zueinander versetzt und ihre Läufer (14, 14') starr miteinander gekoppelt sind, wobei das wenigstens eine Statorpolpaar (16-19) und/oder wenigstens ein Läuferpolpaar der verschiedenen Teilmaschinen in die Umfangsrichtung oder in die Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.Switched reluctance machine according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least two sub-machines (95, 95'), one of the sub-machines (95) containing the stator (15) and the rotor (14) and the at least one remaining sub-machine (95 ') each comprises a further stator (15') and a further rotor (14'), the sub-machines (95, 95') being offset from one another in the axial direction of the cylindrical stators (15, 15') or perpendicular to the longitudinal direction of the linear stators and their rotors (14, 14') are rigidly coupled to one another, with the at least one pair of stator poles (16-19) and/or at least one pair of rotor poles of the various sub-machines being offset from one another in the circumferential direction or in the longitudinal direction.

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