DE2155268A1

DE2155268A1 - Synchronous motor, especially synchronous motor with permanent magnets

Info

Publication number: DE2155268A1
Application number: DE19712155268
Authority: DE
Inventors: Philip Alden West Hartford Conn Sidell (V St A)
Original assignee: McGraw Edison Co
Current assignee: McGraw Edison Co
Priority date: 1970-11-13
Filing date: 1971-11-06
Publication date: 1972-05-18
Also published as: FR2114653A5; IT942831B; CA990336A; AU3516071A

Description

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Karl A. "roseKarl A. "rose

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DBr/By München-Pullach, den 4.November 1971DBr / By Munich-Pullach, November 4th 1971

Case 8-GCase 8-G

McGRAW-EDISON COMPANY, 333 West River Road, Elgin, Illinois, USA.McGRAW-EDISON COMPANY, 333 West River Road, Elgin , Illinois, USA.

Synchronmotor, insbesondere Synchronmotor mit Permanentmagneten Synchronous motor, especially synchronous motor with permanent magnets

Die Erfindung betrifft allgemein Synchronmotoren und insbesondere Synchronmotoren der Art, die einen Permanentmagneten in vielen Fällen als den drehenden Teil des Motors verwenden.The invention relates generally to synchronous motors, and more particularly Synchronous motors of the type which in many cases use a permanent magnet as the rotating part of the motor.

Motoren von dem Typ, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht, verwenden allgemein und üblicherweise einen Permanentmagneten nls Rotor, der mit einer V/echselstromerregerwicklung zusammenwirkt, wobei die Erregerwicklung den Rotor umfassend mit flussleitenden Foldpolen angeordnet ist, die um den Aussenumfang des permanentmagnetischen Rotors dazwischen angeordnet sind. Der Aussenumfang oder die Umfangsoberflache des Permanent-Motors of the type to which the present invention relates generally and commonly use a permanent magnet nls rotor with an alternating current exciter winding cooperates, wherein the excitation winding is arranged encompassing the rotor with flux-conducting folded poles around the outer circumference of the permanent magnet rotor are arranged between them. The outer circumference or the circumferential surface of the permanent

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magneten ist mit abwechselnden Nord- und Südpolen ausgebildet, die mit den Feldpolen reagieren, wenn die Feld- oder Erregerpole ihre magnetische Polarität synchron mit der Frequenz des Wechselstromes ändern und dadurch die Rotorbewegung erzeugt.magnet is designed with alternating north and south poles, which react with the field poles when the field or exciter poles change their magnetic polarity synchronously with the frequency of the alternating current and thereby generate the rotor movement.

Die charakteristischen Eigenschaften eines derartigen Synchronmotors verlassend und diese verbessernd liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Synchronmotor mit Permanentmagnet zu schaffen, der ein verbesse tes Rotorausgangsdrehmoment auf v/eist, während er gleichzeitig einen verbesserten elektrischen Wirkungsgrad des Motors zeigt.The characteristic properties of such a synchronous motor leaving and improving this, the object of the invention is to provide a synchronous motor with a permanent magnet create an improved rotor output torque to v / e, while at the same time showing improved electrical efficiency of the motor.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, einen verbesserten Permanentmagnet-Synchronmotor des axialen Luftspalttypes zu schaffen, der ein verbessertes Ausgangsdrehmoment und einen hohen elektrischen Wirkungsgrad aufweist.Another object of the invention is to provide an improved permanent magnet synchronous motor of the axial air gap type create that has improved output torque and high electrical efficiency.

Zusätzlicher Gegenstand der Erfindung ist es, einen verbesserten Permanentmagnet-Synchronmotor zu schaffen, bei dem Permanentmagneten von dem gerichteten Typ Verwendung finden, um so einen Synchronmotor mit einer verbesserten Rotordrehmomentsabgabe, einem verbesserten Wirkungsgrad zu schaffen, der fernerhin in einer Vielzahl von Motorkonfigurationen gebaut werden kann.Additional object of the invention is to provide an improved permanent magnet synchronous motor, found in the permanent magnet of the directional type use, so as to provide a synchronous motor having an improved rotor torque output, improved efficiency, which can be henceforth built in a plurality of engine configurations .

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, einen verbesserten Permanentmagnet-Synchronmotor zu schaffen, der sich durch niedrige Herstellungskosten, leichte Herstellungsgänge auszeichnet und eine lange Lebensdauer mit einem Minimum an Lagerverschleiss, Nachstellbedarf usw. aufweist.Another object of the invention is to provide an improved permanent magnet synchronous motor, which is characterized by low Manufacturing costs, easy manufacturing processes and a long service life with a minimum of bearing wear, Need for adjustment, etc. has.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichter Ausführungsformen näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to some embodiments illustrated by way of example in the drawings.

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Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Darstellung,1 shows a simplified perspective illustration,

in der schematisch ein Synchronmotor veranschaulicht ist, der einen Permanentmagnet-Rotor aufweist und in Übereinstimmung mit derjvorliegenden Erfindung angeordnet ist;in which a synchronous motor is schematically illustrated, which has a permanent magnet rotor and arranged in accordance with the present invention;

Fig. ? eine schematische und teilweise Endansicht des in Fig. 1 veranschaulichten Motors, in der die relativen magnetischen Ausrichtungen der Erregerpole und der Rotorpole veranschatilicht sind;Fig. ? Fig. 3 is a schematic and partial end view of the motor illustrated in Fig. 1 showing the relative magnetic orientations of the exciter poles and the rotor poles;

Fig. 3 eine vereinfachte schematische Ansicht des Motors nach Fig. 1, in der in der Statorschaltung Konduktoren mit parallelem Fluss verwendet sind;Fig. 3 is a simplified schematic view of the motor of Fig. 1, in the stator circuit Parallel flow conductors are used;

Fig. h eine schematische Endansicht, in der die relativen Magnetpolausrichtungen des Motors nach Fig.3 veranschaulicht sind;Figure h is a schematic end view illustrating the relative magnetic pole orientations of the motor of Figure 3;

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines Motors nach der Erfindung unter Verwendung einer geänderten Erregerpolanordnung ;Fig. 5 is a schematic view of a motor according to the invention using a modified exciter pole arrangement ;

Fig. t eine Endansicht der Motorausbildung nach Fig.5, in der die Konfiguration der Magnetpole und ein gegebenenfalls zu verwendender magnetischer Rückflusskreis veranschaulicht ist;FIG. T is an end view of the motor design according to FIG. 5, in which the configuration of the magnetic poles and a magnetic return circuit to be used if necessary is illustrated;

Fig. 7 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, inFig. 7 is a side view, partly in section, in

der eine komerzielle Form eines Axialluftspaltmotors nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht ist;which is a commercial form of an axial air gap motor illustrated in accordance with the present invention;

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Fig. O eine Ansicht des Vorder- oder Getriebegehäuseabschnitts des Motors nach Fig. 7;Fig. O is a view of the front or gear housing section the engine of Figure 7;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht nes Mot er f. nrcb Fig. 7 in ausein-.mdergezogener Anordnung;9 is a perspective view of a motor for nrcb 7 in an expanded arrangement;

Fig. 10 eine Schenktische- Ansicht, v.^relche die momcntnnen Polaritäten der Erregerstruktrr in Zusammenv/irkung mit der Γotorstruktur veranschaulicht;Fig. 10 is a table view, v. ^which illustrates the instantaneous polarities of the exciter structure in conjunction with the motor structure;

Fig. H £·τ. magnetische Gchaltungsd:'^grarnr. der. i-Totorr? nrch Fig. 7;Fig. H £ · τ. magnetic circuit: '^ grarnr. the. i-Totorr? Referring to Fig. 7;

Fig. Λ? eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Motors noch Fig. 9 in puseinandergezogener Anordnung;Fig. Λ? a perspective view of an alternative embodiment of the motor still FIG. 9 in a pushed-together arrangement;

Fig.13 ein Diagramm ähnlich zu dem Diagramm nach Fig.10, in welchem die Polanordnung des Motors' nach Fig. 1? in schematischer Form veranschaulicht ist;FIG. 13 a diagram similar to the diagram according to FIG. 10, in which the pole arrangement of the motor 'according to Fig. 1? is illustrated in schematic form;

Fig.i^/} eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines Motors mit einem radial durchmagnetisierten Rotor;Fig.i ^/} a partially sectioned perspective view of a motor with a radially magnetized rotor;

Fig.15 eine schematische Ansicht des Rotors des Motors nach Fig. 14;Fig. 15 is a schematic view of the rotor of the engine according to Fig. 14;

Fig.1c eine teilweise geschnittene Ansicht einer abgewandelten Form des Motors nach Fig.14;Fig.1c is a partially sectioned view of a modified one Shape of the motor according to Figure 14;

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BAD ORfGfMALBAD ORfGfMAL

Fig.17 eine teilweise geschnittene Ansicht einerFig.17 is a partially sectioned view of a

weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Rotor geringer Masse vorgesehen ist;undAnother embodiment of the invention wherein a low mass rotor is provided; and

Fig.18 eine schematische Ansicht der momentanen Polaritäten der Flusskonduktoren in Zusammenarbeit mit dem Permanentmagneten.Fig. 18 is a schematic view of the instantaneous polarities the flux conductors in cooperation with the permanent magnet.

Ehe auf die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung wie sie in den Zeichnungen veranschaulicht sind genauer Bezug ge- * nommen wird, wird es als nützlich angenommen, einen Überblick über den Stand der Technik auf dem Gebiet, der Permanentmagneten vom keramischen Typ zu geben. Derartige Magneten sind seit lan ger Zeit erhältlich und sind bei Fortschreiten der Technik erheblich stärker in vorhandener magnetischer Kraft geworden und wurden bereits verwendet, um verbesserte Synchronmotoren vom Permanentmagnettyp herzustellen. In den vergangenen Jahren jedoch wurde entwickelt, v/as allgemein mit "gerichtete Permanentmagneten" bezeichnet wird, die erheblich kräftiger in vorhandenen EMK sind als die vom bekannten nichtausgerichteten Typ. Obwohl die Bauweise derartiger Magnete keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, trägt die Verwendung derartiger * gerichteter Magnete nichtsdestoweniger einen Teil zu den Vorteilen der vorliegenden Erfindung bei und es ist folglich nützlich, kurz ihre Bauweise zu erwähnen. Während der Herstellung der keramischen Mixtur und ihres Brennens während des Herstellvorganges werden die gerichteten Magnete einem magnetischen Feld auegesetzt, von dem angenommen wird, dass es die ferromagnetischen Teilchen der' keramischen Mixtur derart ausrichtet, dass nach Beendigung der Herstellvorgänge Magnete vorhanden sind, die einem magnetisierenden Feld ausgesetzt werden können und danach eine wesentlich höhere vorhandene EMK aufweisen als die bei nicht ausgerichteten Magneten bisher vorhanden war. Derartige Magnete jedoch waren bisher nicht geeignet, um in Synchron- * EMK bezeichnet die mapjnetomotorische KraftBefore referring specifically to the various embodiments of the invention as illustrated in the drawings, it will be considered useful to review the prior art in the field of ceramic-type permanent magnets. Such magnets have been available for a long time, and as technology has advanced, they have become considerably stronger in existing magnetic force and have been used to make improved permanent magnet type synchronous motors. In recent years, however, it has developed into what is commonly referred to as "directional permanent magnets" which are significantly more powerful in existing EMF than those of the known non-oriented type. Although the design of such magnets is not part of the present invention, the use of such transfers * directed magnets nonetheless part to the advantages of the present invention in and it is therefore useful to briefly mention its construction. During the manufacture of the ceramic mixture and its burning during the manufacturing process, the directional magnets are exposed to a magnetic field, which is assumed to align the ferromagnetic particles of the ceramic mixture in such a way that, after the manufacturing process is complete, magnets are present which have a magnetizing effect Field can be exposed and then have a much higher existing EMF than was previously available with non-aligned magnets. Such magnets, however, were previously not suitable for synchronous * EMF denotes the mapynomotor force

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motoren vom Permanentmagnettyp Verwendung zu finden, da Schwierigkeiten darin bestanden, die Orientierung der Teilchen auf den gewünschten Kurvenzügen konventioneller Permanentmagnetfeldaufbaue zu erzeugen. Die Permanentmagneten nach der vorliegenden Erfindung sind nahezu ideal zur Ausnutzung der erheblich verbesserten EMK, die von orientierten oder ausgerichteten Magneten erhältlich ist, geeignet.To find motors of the permanent magnet type use, as difficulties consisted in the orientation of the particles on the desired curves of conventional permanent magnetic field structures to create. The permanent magnets according to the present invention are almost ideal for taking advantage of the considerable improved EMF available from oriented or aligned magnets.

Zur Erleichterung des Verständnisses des Grundprinzipes der vorliegenden Erfindung wird im folgenden zunächst auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, in denen ein Motor veranschaulicht ist, der eine ferromagnetische Feld- oder Erregerstruktur 10 von im wesentlichen C-förmigem Querschnitt auf v/eist, um einen ersten elektromagnetischen Pol 11 und einen zweiten elektromagnetischen Pol 12 zu bilden. Eine Wechselstromerregerwicklung 13 umfasst einen Zweig der Feldstruktur 10 zur Erregung von einer zweckdienlichen Wechselstromquelle 15, um eine zweipolige Statorstruktur zu bilden, in der die Hagnetpole 11, 12 ihre magnetische Polarität in Übereinstimmung mit der Frequenz der Wechselstromquelle 15 ändern. Der Rotor 20 ist prinzipiell dadurch charakterisiert, dass er aus einem im wesentlichen ringförmigen Permanentmagneten 21 besteht, der auf einer zweckdienlichen Nabe 22 mit einer Rotorwelle 23 abgestützt ist, die in einem zweckdienlichen Lager 24 in einer Lage drehbar gelagert ist, um den permanentmagnetischen Ring zwischen die Pole 11, 12 zu bringen. Falls gewünscht kann der Rotor aus einer einstückigen Scheibe bestehen, jedoch da der mittlere Bereich oder der ITabenbereich des Rotors nicht mit den Wechselstrompolen 11, 12 zusammenwirkt, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Nabe aus einem Material niedriger Masse und geringer Kosten wie beispielsweise Plastik herzustellen. Der Rotor ist in Richtung des Pfeiles 26 magnetisiert oder, wie dies am besten aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Rotor in einer "durchgehenden Weise" magnetisiert, d.h.To facilitate understanding of the basic principle of the present invention, reference is first made below to FIGS. 1 and 2, in which a motor is illustrated which has a ferromagnetic field or exciter structure 10 of substantially C-shaped cross-section on v / e, to form a first electromagnetic pole 11 and a second electromagnetic pole 12. An alternating current excitation winding 13 comprises a branch of the field structure 10 for excitation from a suitable alternating current source 15 to form a two-pole stator structure in which the magnetic poles 11, 12 change their magnetic polarity in accordance with the frequency of the alternating current source 15. The rotor 20 is basically characterized in that it consists of an essentially ring-shaped permanent magnet 21 which is supported on a suitable hub 22 with a rotor shaft 23 which is rotatably mounted in a suitable bearing 24 in one position around the permanent magnetic ring between to bring the poles 11, 12. If desired, the rotor can consist of a one-piece disk, but since the central area or the hub area of the rotor does not cooperate with the AC poles 11, 12, it has been found advantageous to make the hub of a material of low mass and low cost such as plastic to manufacture. The rotor is magnetized in the direction of arrow 26 or, as best seen in Figure 2, the rotor is magnetized in a "continuous manner", ie

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in rich I ung re'.ι er Dicke durchgehend magnetisiert, um einen üovdpol auf einer /.xi alfläcne und einen Südpol auf der gegenüho^l legenden i\y. ic If I;.³ ehe auszubilden, wobei doc- nebeneinander liegenden Pole en'gegengerichtet sind. Bei der in Fig.? ver;n- rc^.i iilichten 'Orientierung des permanentmagnet: sehen Eotorr ist -■r richtlich, dass foils die Erregorspule 1? erregt wird, um pofort eiii^n magnetischen Nordpol am Pol 11 und einen mrgneti- ^c'zo:: ΓΛ'.άρ^Λ-1 --ei Pol 1Γ zu erzeugen, der permanentmagnet; rohe Pr¹I, d^y moment,1¹I sw:⁵, rchen den elektromagnetischen Polen befindlich irt, sich entweder nach link? oder nach recht? bewegt, um den nächr^t daneben liegenden Pol in die ausgerichtete Lpge unter die Polflächen zu bringen. Während pich die Wechselstromquelle in ihrerPolaritat mit der Speisungsfrequenz ändert, kehren rieh die elektromagnetischen Pole 11 \md 12 um, um somit bei 11 einen L'üdpol und bei 1? einen Nordpol zu erzeugen und i--duvch die bewegung des Potors fortzusetzen, die nachdem sie einmal in i be?"einstimmung mit den bekannten Theorien angefangen hat, synchron mit dem Wechselstrom fällt, die Bewegung fortsetzt. In rich I ung re'.ι er thickness continuously magnetized, around a üovdpol on a /.xi alfläcne and a south pole on the opposite i \ y. ic If I ;. ³ before training, with doc- adjacent poles facing each other. In the case of the in Fig. ver; n- rc ^ .iilichten 'orientation of the permanent magnet: see Eotorr is - ■ r correct that foils the excitation coil 1? is excited to pofort eiii ^ n magnetic north pole at pole 11 and a mrgneti- ^ c'zo :: ΓΛ'.άρ ^Λ -1 --ei pole 1Γ to produce the permanent magnet; raw Pr ¹ I, d ^ y moment, 1 ¹ I sw: ⁵ , rchen the electromagnetic poles located, either to the left? or right? moved in order to bring the next adjacent pole into the aligned position under the pole faces. While the polarity of the alternating current source changes with the supply frequency, the electromagnetic poles 11 \ md 12 reverse, thus creating a south pole at 11 and a south pole at 1? to generate a north pole and then to continue the movement of the potentiometer, which, once it has begun in accordance with the known theories, falls synchronously with the alternating current, continues the movement.

Die bekannte und angenommene Motortheorie liefert die folgende Beziehung bezüglich der Kotorgeschwindigkeit zu den magnetischen Polen:The known and accepted motor theory gives the following relationship with respect to the motor speed to the magnetic ones Poland:

Anzahl der Pole des _ Wechselstromfrequenz χ 2 Number of poles of the _ AC frequency χ 2

Permanentmagneten ~ angestrebte HotorgeschwindigkeitPermanent magnets ~ target hover speed

(Umdrehungen prc Sekunde)(Revolutions per second)

Eine derartige Beziehung oder Gleichling kann in der Druckschrift Alternating Current Machinery von L.V.Bewley, veröffentlicht bei The Macmillan Company Λ3^9, Seite 235» gefunden werden.Such a relationship or equivalence can be found in Alternating Current Machinery by LVBewley, published by The Macmillan Company 3 ^ 9, p. 235 ".

Im Gegensatz zu dieser Druckschrift wurde ermittelt, dass die folgende Beziehung die Kotorgeschwindigkeit nach der vorliegen-In contrast to this publication, it was determined that the following relationship determines the Kotor speed according to the present

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den Erfindung bestimmt:determines the invention:

Anzahl der Rotor- _ Wechselstromfrequenz (CPS) χ Α Number of rotor _ AC frequency (CPS) χ Α

P^{0 e} Rotorgeschwindigkeit (UmdrehunP ^{0 e} rotor speed (rev

gen pro Sekunde; gen per second;

Somit kann bei der in Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsform, falls acht Nordpol-Südpol-Paare gleichmässig um den magnetischen Ring ?1 verteilt sind und falls die Wechselstromzufuhrfrequenz 60 CPS beträgt, die Rotorgeschwindigkeit aus der obigen Gleichung auf 15 Umdrehungen pro Sekunde oder 900 Umdrehungen pro Minute bestimmt werden. Somit ist mit der zweipoligen Wechselstromstruktur, dem in Richtung der Rotationsachse gradlinig durchmagnetisierten Magneten um abwechselnde Nord-Südpole um die axiale Peripherie verteilt auszubilden,bei dem schematischen Motor nach Fig. 1 eine arbeitende Vorrichtung geschaffen, welche eine Polkonfiguration in dem Permanentmagnetmotor bedingt, die leicht aus orient/magnetischem Material hergestellt werden kann, um dadurch die verbesserten Charakteristiken derartiger Magnete zu verwenden, ohne eine unzumutbar komplizierte Statorstruktur zu bedingen. In Übereinstimmung mit der bekannten Motortheorie erfolgt eine relative Drehung zwischen dem Rotor und dem Stator und der Permanentmagnet kann als Stator betrachtet v/erden, wenn zweckdienliche Vorkehrungen getroffen sind, um das Rotieren der elektromagnetischen Polstruktur zu ermöglichen.Thus, in the embodiment illustrated in FIG. 1, if there are eight north pole-south pole pairs evenly around the magnetic ring? 1 and if the AC power supply frequency 60 CPS, the rotor speed from the above equation to 15 revolutions per second or 900 revolutions per minute can be determined. Thus, with the two-pole alternating current structure, the direction The axis of rotation is magnetized in a straight line around alternating north-south poles around the axial periphery to train distributed, in the schematic engine of FIG. 1, a working device is created which has a Pole configuration in the permanent magnet motor caused the can easily be made of orient / magnetic material, thereby improving the characteristics of such To use magnets without causing an unreasonably complicated stator structure. In accordance with the well-known Motor theory, there is a relative rotation between the rotor and the stator and the permanent magnet can be called Stator is considered to be grounded when appropriate precautions are taken to prevent the rotation of the electromagnetic To enable pole structure.

Als weiteres schematisches Beispiel nach der vorliegenden Erfindung dient die in Fig. 3 veranschaulichte Ausführungsform, die einen elektromagnetischen Stator,allgemein mit 30 bezeichnet,aufweist, der im Abstand angeordnete Pole 3?, 33 und 3^ und 35 aufweist, deren Enden einen Luftspalt zwischen ihnen auszubilden, wobei der Magnetfluss von einer zweckdienlichen Erregerspule 36 geliefert wird, die an eine Wechsel-As a further schematic example according to the present invention, the embodiment illustrated in FIG. 3 serves, which has an electromagnetic stator, generally designated 30, which has spaced poles 31, 33 and 31 and 35, the ends of which have an air gap between them to train them, the magnetic flux being supplied by a suitable excitation coil 36, which is connected to an alternating

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selstromquelle 39 angeschlossen ist. Die Konfiguration des Rotors 30 ist im wesentlichen identisch zu der des Rotors 20, wobei er zur Vereinfachung der Beschreibung mit 8 Paaren abwechselnden Magnetpolen ausgebildet ist, die in einer gradlinigen, diirchmagnetisierten Richtung angeordnet sind, wobei der Rotor im wesentlichen ringförmiger Bauweise ist und auf einer Nabe 4? gelagert ist, welche wiederum auf einer Welle 43 angeordnet ist, die in zweckdienlichen Lagern 44 gelagert ist. Das Polpaar 32, 33 weist die gleiche momentane Wechselstrompolarität wie das Polpaar 34, 35 auf und kann daher als parallele Polanordnung aufgefasst werden. In Fig. 4 gewährleistet der Abstand D zwisehen den Polen 32, 34 und 33, 35 eine magnetische Polbreitentrennung, die derart ist, dass jeder Pol des elektromagnetischen Paares mit gleichen permanentmagnetischen Polen an dem Rotor zusammenarbeitet. Beim Betrieb ist die Funktion identisch der unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen, die Rotorgeschv.'indigkeit ist die gleiche und wird durch die gleiche Beziehung bestimmt. Der einzige signifikante Unterschied zwischen dem Motor gemäss Fig. 3 und dem gemäss Fig.1 ist ein vergrössertes Abgabsdrehmoment an der Welle des Motors nach Fig. 3, da hier zwei parallele FeldvorSprünge auf die Permanentmagnetpolkonfiguration wirken.selstromquelle 39 is connected. The configuration of the rotor 30 is substantially identical to that of the rotor 20 except that, for convenience of description, it is formed with 8 pairs of alternating magnetic poles arranged in a rectilinear, diagonally magnetized direction, the rotor being substantially annular in construction and on a Hub 4? is mounted, which in turn is arranged on a shaft 43 which is mounted in appropriate bearings 44. The pole pair 32, 33 has the same instantaneous alternating current polarity as the pole pair 34, 35 and can therefore be understood as a parallel pole arrangement. In Fig. 4, the distance D between the poles 32, 34 and 33, 35 ensures a magnetic pole width separation which is such that each pole of the electromagnetic pair cooperates with the same permanent magnetic poles on the rotor. In operation, the function is identical to that described with reference to FIG. 1, the rotor speed is the same and is determined by the same relationship. The only significant difference between the motor according to FIG. 3 and that according to FIG. 1 is an increased output torque on the shaft of the motor according to FIG. 3, since here two parallel field projections act on the permanent magnet pole configuration.

Um noch vollständiger die grosse verschiedene Anzahl von Motorkonfigurationen zu veranschaulichen, die möglich sind, wenn die Lehre der vorliegenden Erfindung berücksichtigt wird, ist der Motor gemäss Fig. 5 in seiner Bauweise unter Verwendung des identischen Rotors des Motors der Fig. 1 und 3 veranschaulicht, mit einem im wesentlichen ringförmigen Magneten, der in gradliniger Richtung durchmagnetisiert ist, um abwechselnde Nord- und Südpole zu bilden, wobei der Rotor 50 auf einer Nabe 51 ^rigeordnet ist, welche wiederum auf einer Welle 52 befestigt ist, die in zweckdienlichen Lagern 53 gelagert ist. Die Statorr.truktur de« Motors m^jch Fig. 5 weicht von der dor Motoren nachTo more fully illustrate the wide variety of engine configurations possible when the teachings of the present invention are taken into account, the engine of FIG. 5 is illustrated in its construction using the identical rotor of the engine of FIGS. 1 and 3, with an essentially ring-shaped magnet, which is magnetized in a straight line to form alternating north and south poles, the rotor 50 being arranged on a hub 51, which in turn is mounted on a shaft 52 which is mounted in appropriate bearings 53 is. The Statorr.truktur de "motor m ^j ch Fig. 5 deviates from the motors dor

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- ίο -- ίο -

Fig. 1 und 3 dahingehend ab, dass beide elektromagnetischen Pole auf der gleichen Seite des Magneten angeordnet sind, d.h. der otctor 60 \«/eist zwei Pole 61, 62, und eine zweckdienliche Erregerspule 63, die von einer Wechelstromquelle C^- erregt wird, auf. Die Pole 61, 62 sind dicht nebeneinander angeordnet, so dass der Pol 62 direkt oberhalb des permenentmagnetischen Poles 6?A und das Polstück 61 direkt oberhalb der permanentmagnetischei. Poles 61A angeordnet ist, wobei die Abschnitte 62A und 61A nebeneinanderliegende, entgegengerichtete Pole des Rotors sind. Bei Erregung dreht sich der Rotor 50 mit einer Geschwindigkeit, die durch die zuvor erwähnte Beziehung bestimmt wird, in der: Fig. 1 and 3 to the effect from that both the electromagnetic poles are arranged on the same side of the magnet, ie, the otctor 60 \ "/ eist two poles 61, 62, and an appropriate excitation coil 63, of a Wechelstromquelle C ^ - is energized , on. The poles 61, 62 are arranged close to one another, so that the pole 62 directly above the permanent magnetic pole 6? A and the pole piece 61 directly above the permanent magnetic pole. Poles 61A is arranged, wherein the sections 62A and 61A are adjacent, opposing poles of the rotor. When energized, the rotor 50 rotates at a speed determined by the aforementioned relationship in which:

Anzahl der Pole _ Wechselstromfrequenz (CPS) χ 4 Number of Poles _ AC Frequency (CPS) χ 4

des Rotors ~ Rotorgeschwindigkeit (Umdrehungenof the rotor ~ rotor speed (revolutions

pro Sekunde)per second)

Falls gewünscht kann der Flussweg zwischen dem Südpol des Rotorsegmentes 62A zu dem Nordpol des Rotorsegmentes 61A (vgl.Fig.6) in einer magnetisch wirkungsvolleren Weise durch Verwendung einer ferromagnetischen Magnetflussrückkehrscheibe erfolgen (die schematisch bei 65 in gestrichelten Linien veranschaulicht ist), welche auf der gegenüberliegenden Seite des Rotors bezüglich der Wechselstrompole angeordnet ist. Diese Scheibe kmn an dem Rotor selbst oder alternativ in einer Lage nahe im Bereich des Rotors befestigt sein.If desired, the flux path can be between the south pole of the rotor segment 62A to the north pole of the rotor segment 61A (see Fig. 6) can be done in a more magnetically efficient manner by using a ferromagnetic magnetic flux return disc (which is illustrated schematically at 65 in dashed lines) which is on the opposite side of the rotor with respect to the alternating current poles is arranged. This disc comes on be attached to the rotor itself or, alternatively, in a position close to the area of the rotor.

Aus der vorangegangenen Beschreibung der drei aLternativen und illustrativen schematischen Ansichten von Motoren, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruiert sind, ist ersichtlich, dass eine Vielzahl verschiedener Statorkonfigurationen mit einem Rotor erzielbar ist, welcher eine Permanentmagnetkonfiguration aufweist, die derart ist, dass der Rotor in gradliniger Richtung durchmagnetisiert ist, um abwechselnde magnetische Mord- und Südpole längs gegenüberliegenden ArbeitsflächenFrom the previous description of the three alternatives and Figure 13 is illustrative schematic views of engines constructed in accordance with the present invention can be seen to have a variety of different stator configurations can be achieved with a rotor which has a permanent magnet configuration has, which is such that the rotor in more rectilinear Direction is magnetized through to alternating magnetic Murder and south poles along opposite work surfaces

__T 209821/063?_ _T 209821/063?

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

zvi bilden. Die Geschwindigkeit des Motors wird durch die Anzahl der permanentmagnetischen Pole in Übereinstimmung mit der angegebenen Beziehung bestimmt.zvi form. The speed of the motor is determined by the number of the permanent magnetic poles is determined in accordance with the specified relationship.

Im folgenden wird auf eine etwas kommerziellere Form der Erfindung Bezug genommen, die in den Fig. 7 bis 10 veranschaulicht ist. In diesen Figuren ist ein allgemein mit 70 bezeichneter Motor veranschaulicht, der ein Getriebegehäuse 71 und eine in einem Lager 73 gelagerte Ausgangswelle 72 auf v/eist. Das Getriebegehäuse oder Getriebeschale 71 wirkt mit einer Frontplatte 7k zusammen, um eine Vielzahl von Getrieberädern jeder gewünschten Zahl und Bauweise 75, 76 und 77 zu tragen, um dadurch die gewünschte Geschv.'indigkeitsbeziehung zwischen der Ausgangswelle 7? und der Rotorwelle 80 herzustellen, an der das Rotorritzel 81 befestigt ist. Die Hinterwandung 82 des Getriebegehäuses 71 trägt die Motorschale 85 und ist in zweckdienlicher Weise auf einen Lagerfussteil 85 aufgesteckt oder auf andere Weise befestigt, indem ein zweckdienliches Futter hoher Oberflächenschmierfähigkeit wie beispielsweise eine Teflonhülse 86, angeordnet ist, wobei die Lagerschale 85 zur Lagerung der Welle 80 dient. Die Platte 8r des Getriebegehäuses besteht aus schwerem Blattmaterial, welches eine feste Abstützung der Lagerschale bildet. Die Wechselstromerregerspule 90 ist auf einen Plastikspulenkörper °1 aufgewickelt, wobei der Spulenkörper die Lagerschale 85 dicht umfasst, und an seiner hinterer. Fläche 9? eine Spinne oder einen Flusskonduktor 93 angegossen aufweist. Ein derartiger Flusskonduktor trägt zu der Steifheit der Spule bei, p.v.f der die Wicklung aufgewickelt ist,und ermöglicht eine verringerte Wandungsdicke der Spule, wodurch mehr Windungen des Kupferdrahter- in dem gleichen ^riuer?chnittsbereich untergebrecht werden können. Im Bereich des Hinterendes der Welle 80 ist ein permanentmagnetischer Rotor angeordnet, der einen im wesentlichen ringförmigen Permanentmagneten 95 aufweist, welcher an einer Plastiknabe ?6 befestigt ist, welche wiederum formschlüssig mitReference will now be made to a somewhat more commercial form of the invention illustrated in FIGS. 7-10. In these figures, a motor, generally designated 70, is illustrated, which has a transmission housing 71 and an output shaft 72 supported in a bearing 73. The gear housing or gear shell 71 cooperates with a front plate 7k in order to carry a multiplicity of gear wheels of any desired number and type 75, 76 and 77 in order to thereby achieve the desired speed relationship between the output shaft 7? and to manufacture the rotor shaft 80 to which the rotor pinion 81 is attached. The rear wall 82 of the gear housing 71 carries the motor shell 85 and is conveniently slipped onto a bearing foot part 85 or fastened in some other way by arranging an appropriate lining with high surface lubricity, such as a Teflon sleeve 86, with the bearing shell 85 for supporting the shaft 80 serves. The plate 8r of the gear housing consists of heavy sheet material, which forms a firm support for the bearing shell. The alternating current exciter coil 90 is wound onto a plastic bobbin ° 1, the bobbin tightly encompassing the bearing shell 85, and on its rear. Area 9? has a spider or a river conductor 93 molded on. Such Flusskonduktor contributes to the rigidity of the coil at, pvf which the winding is wound, and enables a reduced wall thickness of the coil, allowing more turns of Kupferdrahter- in the same ^ri uer? Can be chnittsbereich untergebrecht. In the area of the rear end of the shaft 80, a permanent magnetic rotor is arranged, which has an essentially ring-shaped permanent magnet 95, which is attached to a plastic hub 6, which in turn is positively locked with

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der Welle 80 verbunden ist. Die Motorschale 83 ist an der Hinterwandung 82 der Getriebeschale durch zweckdienliche Befestigungseinrichtungen wie beispielsweise Nieten 98 befestigt, wobei in der Hinterfläche der Schale 83 eine Anzahl von Öffnungen 99 vorgesehen ist, welche Flusskonduktoren 100 definieren, wobei diese Flusskonduktoren vorzugsweise in gleicher Anzahl zu den in dem Spulenkörper der Erregerspule ausgebildeten FIu?; skonduktoren 93 vorgesehen und ungefähr mit diesen ausgerichtet sind. Der Mittelteil 102 der Schale ist bei 103 mit einer Öff- W nung versehen, um den Stutzen 105 einer Staubhaube 106 aufzunehmen. Die Staubhaube ist in ihrer Lage mit Schanppverschlüssen 107 befestigt, die an dem Aussenumfang der Schale drei der Öffnungen 99 umschliessend angreifen, wobei der Stutzen 105 zweckdienlich abgeflacht ist, um als ein hinteres Drucklager für die Welle 80 zu wirken, wobei des vordere Drucklager durch eine Verlängerung 86A der Hülse 86 gebildet wird, welche an d..e Habe 96 des Rotors angreift. Der Motor noch Fig. 7 ist ähnlich dem Schenktischen Motor ncch Fig. ? mit der /usm-hme, d-ass hier neun (9) Flusskond^ktorpaare vorgesehen sind, die einen Spalt definieren und mit neun (9) zweckdienlich angeordneten Perm°- nentmagnetbereichen an dem Rotor in dem Spalt angeordnet zusymmenwirken, wobei der Rotor in einer Richtung parallel zur Achse der Welle 80 durchgehend und in gradliniger Richtung magnetisiert ist, um abwechselnde Uord- und Südpole um den Umftng auszubilden. Zur,Vervollständigung wird erklärt, dass die neun Permanentmagnetbereiche 18 Permanentmagnetpole bilden, die zweckdienlich an dem Rotor dieser Ausführungsform angeordnet sind. In den Fig. 10 und 11, in denen in schematischer V/eise der magnetische Kreis des Motors nach den Fig. 7 und 9 veranschaulicht ist, ist ersichtlich, dass die Erregerspule 90 zu einem speziellen Moment einen elektromagnetischen Fluss liefert, der die Wandung 82 des Getriebegehäuses, der Lagerschale 85, der Spinne oder des Flusskonduktors 93 über die Luftspalte und den Rotor 95 und die Motorschale 83 einschliesslich der Fluss-the shaft 80 is connected. The motor shell 83 is attached to the rear wall 82 of the transmission shell by suitable fastening devices such as rivets 98, for example, with a number of openings 99 being provided in the rear surface of the shell 83 which define flux conductors 100, these flux conductors preferably in the same number as those in the Coil body of the excitation coil formed FIu ?; conductors 93 are provided and approximately aligned therewith. The central portion 102 of the shell is provided at 103 with a voltage Öff- W, to accommodate the neck 105 of a dust cap 106th The dust hood is fastened in its position with snap locks 107 which enclose three of the openings 99 on the outer circumference of the shell, the nozzle 105 being expediently flattened to act as a rear thrust bearing for the shaft 80, the front thrust bearing being supported by a Extension 86A of the sleeve 86 is formed, which engages on the hub 96 of the rotor. The motor shown in Fig. 7 is similar to the swivel table motor according to Fig.? with the / usm-hme, that here nine (9) flux capacitor pairs are provided which define a gap and cooperate with nine (9) expediently arranged permanent magnet areas on the rotor arranged in the gap, the rotor in a direction parallel to the axis of the shaft 80 is continuously magnetized and in a straight line to form alternating north and south poles around the circumference. For the sake of completeness, it will be explained that the nine permanent magnet regions 18 constitute permanent magnet poles which are conveniently arranged on the rotor of this embodiment. In FIGS. 10 and 11, in which the magnetic circuit of the motor according to FIGS of the gear housing, the bearing shell 85, the spider or the flux conductor 93 via the air gaps and the rotor 95 and the motor shell 83 including the flux

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konduktoren 100 durchdringt. Die Verteilung der Flusskonduktoren ist derart getroffen, dass zu jedem gegebenen Moment der Magnetisierung (wie z.B. wenn die Flusskonduktoren 93 eine Nord-Polarität und die Flusskondiiktoren 100 eine Süd-Polarität aufweisen, wobei der Rotor in der veranschaulichten Lage befindlich ist),Conductors 100 penetrates. The distribution of the river conductors is made such that at any given moment of magnetization (such as when the flux conductors 93 have a north polarity and the flux capacitors 100 have a south polarity, with the rotor in the illustrated position),

O *t~ f\ ο C! OVJO * t ~ f \ ο C! OVJ

gleiche Pole einander ab/und aer Rotor wird in Drehung versetzt. Während das nächst danebenliegende Paar von Permanentmagnetpolen des Rotors sich den Polstücken 93 und 100 nähert, wechselt die momentane Polarität der elektromagnetischen Polstücke und kehrt sich um und folglich wird eine fortgesetzte Reaktionsbewegung des Rotors synchron mit der Feldfrequenz des Wechselstromfeldes aufrecht erhalten. Die Geschwindigkeit der Ausgangswelle wird durch die zuvor erwähnte Gleichung bestimmt, d.h.: Anzahl der Pole des Rotors =same poles from each other / and the rotor is turning offset. While the closest pair of permanent magnet poles of the rotor approaches the pole pieces 93 and 100, the instantaneous polarity of the electromagnetic pole pieces changes and reverses, thus becoming a continued one Reaction movement of the rotor is maintained synchronously with the field frequency of the alternating current field. The speed of the Output shaft is determined by the equation mentioned earlier, i.e .: number of poles of rotor =

Wechselstromfrequenz ( CPS) χ 4 Rotorgeschwindigkeit (Umdrehun- gen pro Sekunde) AC frequency (CPS) χ 4 rotor speed (revolutions of a second)

Wie es am besten aus Fig. 7 ersichtlich ist, ermöglicht ein gegebener Aussendurchmesser des Motorgehäuses 83, dass der erfindnngsgemässe Motor die maximale Anzahl von Windungen auf der Errege^r.nule ermöglicht, um somit die maximale Anzahl von Amperewinclimgen zu schaffen und folglich auch die EhK für eine gegebene- Motorkonfiguration. Die Axiallänge des Motors v/ird lediglich geringfügig vergrössert, um die Dicke des Rotors aufzunehmen, während gleichzeitig der maximale Rotordurchmesser und die maximale Ilotorpolflächenausdehnung, die den Polstücken des Wechselstromfeldes dargeboten wird, gewährleistet ist. Die gleiche Motorkonfiguration ermöglicht die Verwendung eines ferritischen anstelle eines nichtferritischen Lagerteiles oder Lagerschale für die Motorwelle, wodurch die Robustheit, die Wellenausrichtung und die Wellensteifheit erheblich verbessert wird, während gleichzeitig ein leichtes Einfügen von Drucklagern gewährleistet ist, um den genauen Abstand des Rotors in dem Luftspalt zwisehen den Polstücken sicherzustellen. Die effektiveAs can best be seen from FIG. 7, a given outside diameter of the motor housing 83 enables the motor housing 83 according to the invention Motor allows the maximum number of turns on the excitation ^ r.nule, thus the maximum number of Amperewinclimgen to create and consequently also the EhK for a given engine configuration. The axial length of the motor v / ird only slightly enlarged to accommodate the thickness of the rotor while maintaining the maximum rotor diameter and the maximum Iotor pole surface extension, which is presented to the pole pieces of the alternating current field, is guaranteed. the same motor configuration enables the use of a ferritic instead of a nonferritic bearing part or Bearing shell for the motor shaft, which significantly improves robustness, shaft alignment and shaft rigidity is, while at the same time an easy insertion of thrust bearings is guaranteed to the exact distance of the rotor in the air gap to ensure between the pole pieces. The effective one

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SAD ORfGIMAtSAD ORfGIMAt

Verringerung von Streufeldern in den ferromagnetischen Teilen wird durch Verwendung von Flusspfaden erreicht, für die strukturelle Bauteile keinen magnetischen Kurzschluss oder Leckweg bilden und die Luftspalte können derart gesteuert und bemessen werden, dass sie den angestrebten Zuständen des Motors entsprechen. Reduction of stray fields in the ferromagnetic parts is achieved by using river paths, for structural Components do not form a magnetic short circuit or leakage path and the air gaps can be controlled and dimensioned in this way that they correspond to the desired states of the engine.

Um die vielen alternativen Ausführungsformen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich sind, noch besser zu veranschaulichen, ist in den Fig. 12, 13 und 14 eine Ausführungsform in kommerzieller Form eines Motors ähnlich dem zuvor in Beziehung auf die Fig. 5 und'6 beschriebenen veranschaulicht. Die allgemeine Bauweise und Konstruktion dieser alternativen Ausführungsform ist auf den ersten Blick gleich der in Fig. 9 veranschaulichten und zwar dahingehend, dass die gleiche Lagerspule und Magnetkonfiguration verwendet sind, um einen Flusskonduktorteil 12.0 zu bilden, der mit der Lagernabe 121 verbunden ist, durch welchen die Welle 122 des Rotors 123 geführt und befestigt ist, wie auch bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel. Die Motorschale 119 jedoch anstelle sich zu der aussenllegenden Seite des permanentmagnetischen Rotors wie bei der Ausführungsform nach Fig. 7 zu erstrecken, endet in einer Anzahl von Flusskonduktoren 125, die zwischen den Flusskonduktoren 120 mit diesen im wesentlichen koplanar angeordnet sind.To further illustrate the many alternative embodiments that are possible within the scope of the present invention, there is shown in FIGS. 12, 13 and 14 an embodiment in commercial form of an engine similar to that previously in relation to FIGS. 5 and 6 illustrated. The general construction and construction of this alternative embodiment is at first glance the same as that illustrated in FIG the shaft 122 of the rotor 123 is guided and fastened, as in the embodiment described above. The motor shell 119, however, instead of extending to the outer side of the permanent magnetic rotor as in the embodiment according to FIG. 7, ends in a number of flux conductors 125 which are arranged between the flux conductors 120 in a substantially coplanar manner therewith.

Bei Erregung der Erregerspule 126 von einer Wechselstromquelle, die an die Leitungen 12bA angeschlossen ist, werden momentan nebeneinander liegende Mord- und Südpole ausgebildet, die in einer ineinander geschachtelten koplanaren ϊ/eise angeordnet sind, welche mit den Permanentmagnetpolen an dem Rotor 123 zusammenwirken, wobei der Rotor im wesentlichen identisch zu dem des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels nach Fig. 9 ist. Eine typische momentane Magnetpolverteilung ist schematisch in Fig.13 veranschaulicht, wobei nebeneinander liegende elektromagnetischeWhen excitation coil 126 is energized by an alternating current source connected to lines 12bA, instantaneous adjacent murder and south poles are formed, which are arranged in a nested coplanar ϊ / ice, which cooperate with the permanent magnet poles on the rotor 123, the rotor being essentially identical to that of the previously described embodiment according to FIG. One typical instantaneous magnetic pole distribution is illustrated schematically in Fig. 13, with adjacent electromagnetic

, 209821/0637, 209821/0637

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

- und. Süd-Pole in Ausrichtung mit den permanentmagnetischen !Jord- und Südpolen angeordnet ist, wobei eine derartige Anordnung um den Umfang der Magneten aufrecht erholten ist, um dadurch die ZUVOi* beschriebene Rotorbewegung bei einer Geschwindigkeit zu erzeugen, die in Übereinstimmung, nit der mehrfach erwähnten Beziehung bestimmt ist.- and. The south pole is arranged in alignment with the permanent magnetic! Jord and south poles, with such an arrangement around the perimeter of the magnet is upright recovered to thereby the rotor movement described in ZUVOi * at one speed to produce that in accordance, nit that mentioned several times Relationship is determined.

Im Bedf-rfsfolle k-=nn der magnetirche Wirkungsgrad des Motors nach Fig. 12 dadurch vergrössert werden, dass eine magnetische ntickleitun/r vorgesehen ist, die zum Zwecke dieser Ausführungsform als eine ferromagnetische Schale 1?4 beschrieben ist, die koaxial zu der IlDtorschale 119 über diese befestigt ist. Eine derartige magnetische. Rückleitung führt in der gleichen Weise wie zuvoi* in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben,in-dem ein magnetischer Fluj-.spf-d zwischen nebeneinander liegenden Nord- und Südpolen auf gegenüberliegenden Seiten des Rotors von den elektromagnetischen Polen geschaffen wird. Wie zuvor beschrieben, wird die Geschwindigkeit des Motors in der Ausführungsform geiüäss Fig. 1"¹ durch die angegebene Beziehung bestimmt.If necessary, the magnetic efficiency of the motor according to FIG 119 is attached over this. Such a magnetic one. Return line leads in the same way as described in connection with FIG. 6, in which a magnetic flux is created between adjacent north and south poles on opposite sides of the rotor by the electromagnetic poles. As described above, the speed of the motor in the embodiment according to FIG. 1 " ^{1 is} determined by the given relationship.

Die Konzipierung der Motoren der vorliegenden Erfindung gewährleistet eine grosse Flexibilität der Bauweise, um so beispielsweise Spezialzweckmotoren atjrpischer Konfigurationen herzustellen. Bei Betrachtung des Motors nach den Fig. 14 und 15» in denen die äutsere Stütz- und Gehäusestruktur zum Zwecke der besseren Beschreibung weggelassen wurde, ist hier ein Motor r-:sge."procheii kurzer axialer Länge,eine sog. "Pfannkuchen"-Konfiguration, veranschaulicht, bei dem eine ringförmige Erregerspule 140 innerhalb einer ferromagnetisehen Statorstruktur, die allgemein mit 141 bezeichnet ist, angeordnet ist, welche zwei im wesentlichen parallele Sätze von axial verlaufenden Polvorsprüngen 14? und 145 aufweist. Gegenüberliegende VorSprünge wie bei 142A und 143A sind entsprechend radial in allgemein gegenüberliegender Beziehung zueinrnder derart ausgerichtet,The design of the engines of the present invention ensures great flexibility of construction, for example special-purpose motors of atjrpical configurations to manufacture. When considering the motor according to FIGS. 14 and 15, in which the outer support and housing structure are used for the purpose of has been omitted for better description, here is a motor r-: sge. "procheii of short axial length, a so-called" pancake "configuration, illustrates, in which an annular excitation coil 140 within a ferromagnetic stator structure, generally indicated at 141, which is two substantially parallel sets of axially extending pole protrusions 14? and 145. Opposite protrusions as at 142A and 143A are respectively radial in general opposing relationship to each other in such a way that

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dass die Erregung der Spule 140 durch die Leitungen 14OA von einer zweckdienlichen Wechselstromquelle einen momentanen magnetischen Nordpol an dem einen Satz von Vorsprüngen und einem magnetischen Cüdpol an dem anderen Satz von VorSprüngen erzeugt. Der Rotor 147 v/eist einen Permanentmagneten 148 auf, der auf einer axialen Kante auf einer Scheibe 149 abgestützt ist, welche wiederum an der Welle 150 befestigt ist, die drehbar in Lagern 151 aufgenommen ist, um eine relative Drehung zwischen dem Rotor 147 und der Statorstruktur 141 zu ermöglichen. Der Permanentmagnet ist in radialer Richtung wie in Fig. 15 veranschaulicht, durchmngnetisiert und wirkt mit den an den Polvorsprüngen 142, 143 ausgebildeten momentanen elektromagnetischen Polen zusammen, um eine Drehung zu erzeugen, die bei einer Geschwindigkeit erfolgt, wie sie durch die angegebene Beziehung definiert wird.that energization of coil 140 through leads 14OA of an appropriate source of alternating current a momentary magnetic North Pole is generated on one set of protrusions and a magnetic south pole on the other set of protrusions. The rotor 147 v / eist a permanent magnet 148 on one axial edge is supported on a disc 149, which in turn is attached to the shaft 150, which is rotatable in bearings 151 is added to allow relative rotation between the rotor 147 and the stator structure 141 to enable. The permanent magnet is illustrated in the radial direction as shown in Fig. 15, durchmngnetisiert and acts with the on the pole projections 142, 143 trained current electromagnetic poles together, to produce a rotation that occurs at a speed as defined by the specified relationship.

In Fig. 16 ist eine abgewandelte Form des Motors nach Fig. 14 veranschaulicht, wobei der Permanentmagnet 160 in der gleichen Weise wie beim Motor mch Fig. 14 magnetisiert und an dem Statorteil 161 befestigt ist, welcher elektromagnetische Polvorsprünge 162 aufweist. Der Teil I63 mit den PolvorSprüngen 16J3A ist auf der Welle 164 angeordnet, welche wiederum drehbar in Lagern 165 gelagert ist. Die Spule 166 und der Teil 161 sind W auf der Nabe des Lagers 165 derart abgestützt, dass bei Erregung der Spule 166 von einer zweckdienlichen Wechselstromquelle die Drehung des Teiles 163 erzeugt wird. Die MomentanbeZiehung von PolvorSprüngen und Permanentmagnetpolen ist in Fig. 15 veranschaulicht und die Rotorgeschwindigkeit wird durch die angegebene Beziehung bestimmt.16 shows a modified form of the motor according to FIG. 14, the permanent magnet 160 being magnetized in the same way as in the motor mch FIG. 14 and being fastened to the stator part 161, which has electromagnetic pole projections 162. The part I63 with the pole projections 16J3A is arranged on the shaft 164, which in turn is rotatably supported in bearings 165. The coil 166 and the part 161 are W supported on the hub of the bearing 165 such that the rotation of the part 163 is generated upon excitation of the coil 166 of an appropriate AC power source. The instantaneous relationship of pole protrusions and permanent magnet poles is illustrated in Fig. 15, and the rotor speed is determined by the relationship given.

Bei der in Fig. 17 veranschaulichten Ausführungsform wird ein Rotor geringer Masse dadurch geschaffen, dass gezahnte Flusskonduktorscheiben 170 und 171 auf einer ferromagnetischen Nabe 172 befestigt sind, welche wiederum an der VielIe 173 festgelegt sind, die in Lagern 174 drehbar gelagert ist. Ein nichtmagneti-In the embodiment illustrated in FIG. 17, a Low mass rotor created by having toothed fluxconductor disks 170 and 171 are attached to a ferromagnetic hub 172, which in turn is fixed to the multiple 173 are, which is rotatably mounted in bearings 174. A non-magnetic

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schee Gehäuse 175 trägt die Lager 174 und dient gleichfalls als Abstützung für den Permanentmagneten 176, wobei dieser Magnet eine Ringform aufweist und in einer Richtung parallel zur Drehachse der Welle 173 durchmagnetisiert ist, um abwechselnde Hord- und Südpole längs jeder Fläche auszubilden, wie bei dem Magneten in der in den Fig. 9 und 10 veranschaulichten Ausführungsform» Eine ringförmige Spule 177 ist längs des Innenumfanges des Magnetes 176 angeordnet und wird durch Leitungen 177A von einer zweckdienlichen Wechselstromquelle erregt, wobei diese Leitungen dtirch entsprechende Durchlässe in den Magneten 176 geführt sind. Bei Erregung der Spule bewirken die momentanen Polaritäten, wie sie in Fig. 18 veranschaulicht sind, die Drehung der Fltu-:skonduktoren 170 und 171, wobei die Drehung fortgesetzt wird, während sich die momentanen elektromagnetischen Polaritäten synchron mit der Frequenz der Wechselstromquelle ändern. Die Drehgeschwindigkeit wird durch die angegebene Beziehung definiert.schee housing 175 carries the bearing 174 and also serves as a Support for the permanent magnet 176, this magnet has an annular shape and is magnetized through in a direction parallel to the axis of rotation of the shaft 173 to alternate Form the Hord and South poles along each face, as with this one Magnets in the embodiment illustrated in FIGS. 9 and 10 » An annular coil 177 is disposed along the inner periphery of magnet 176 and is driven by leads 177A of FIG energized by a suitable source of alternating current, these lines being fed through corresponding passages in the magnets 176 are led. When the coil is energized, the instantaneous polarities, as illustrated in FIG. 18, cause the rotation of flutu conductors 170 and 171, the rotation continuing while the instantaneous electromagnetic polarities change in synchronization with the frequency of the AC power source. The speed of rotation is defined by the relationship given.

Bei allen zuvor beschriebenen /.usführrngs formen wurde der erfindungsgemässe Synchronmotor dadurch gekennzeichnet, dass er zwei Wechselstrompole aufwies, obwohl eine grössere Anzahl elektromagnetischer Pole im Bedarfsfalle vorgesehen sein können. Gleichfalls kann eine Wahl getroffen werden, ob der Permanentmagnet der Rotor oder ob ein anderer Bauteil des magnetischen Kreise?; den Rotor bildet, vorausgesetzt, dass die Drehung immer in einer Richtung stattfindet, dass sie die Richtung der Flusslinien in dem Luftspalt kreuzt. Es wurde in der vorangegangenen Beschreibung sehr wenig über die relativen Breiten der Wechselstrompole und der Permanentmagnetpole erwähnt, da derartige Bemessungen für die Einstellung von gewünschten Motorcharakteristiken zweckdienlich sind, wie "usgangsdrehmoment, Anlaufdrehmoment usw. und es wird nicht angenommen, dass diese Bemessungen einen Teil der vorliegenden Erfindung bilden.In all of the above-described /.usführrngs forms the invention Synchronous motor characterized in that it had two alternating current poles, although a greater number electromagnetic poles can be provided if necessary. Likewise, a choice can be made as to whether the permanent magnet the rotor or whether another component of the magnetic circuit ?; forms the rotor, provided that the rotation is always takes place in a direction that it crosses the direction of the flow lines in the air gap. It was in the previous one Description mentions very little about the relative widths of the AC poles and the permanent magnet poles because of such dimensions are useful for setting the desired motor characteristics, such as output torque, starting torque etc. and these dimensions are not believed to form part of the present invention.

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27552682755268

Aus eier vorangegangenen Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen nach der vorliegenden Erfindung ist ersichtlich, dass durch die Erfindung eine I-Iotorbauwei.se möglich ist_f die eine vergrösserte Drehmomentsabgabe mit einen verbesserten z.'irkungsgrad einschliesslich dem innewohnenden Wirkungsgrad der Verwendung von billigen gerichteten Permanentmagneten gewährleistet. From eggs foregoing description of exemplary embodiments of the present invention can be seen that the invention provides a I-Iotorbauwei.se is possible _for the including ensures an enlarged torque output with an improved z.'irkungsgrad the inherent efficiency of the use of inexpensive directed permanent magnet.

Dem Fachmrnn auf diesem Gebiet ist aus dem Vorangegangenen offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen, Anpassungen und Abänderungen der speziellen Ausführungsbeispiele möglichst sind, ohne vom Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.It is evident to those skilled in the art from the foregoing that various modifications, adaptations and changes to the special embodiments are possible, without departing from the spirit of the present invention.

Sämtliche der in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen erkennbaren technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.All of those mentioned in the description and in the drawings recognizable technical details are important for the invention.

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Claims

PatentansprücheClaims

(^Λ·) Synchronmotor nit ein^r Stator- und ilotoranordirung, dr=dui-ch f_: ο k e η η r. e i c h η e t , dr.ee die Anordnung einen V/icklimgsteil zur Erregung von einer V/echr-el stromquelle, einen permanentmngiietischen Teil und einen Flusskonduktorteil zum Leiten de.·= Fli:sses von der Winden" in einen Bereich nehe dem re:-r.vnentin:-pietenteil aufv.^reist, v;obei mindestens ein Teil der Einzelteile der Anordnung relati\^r zu mindertens einem Teil der -nderen Bestandteile der Anordnung drehbar gelagert ist, der Fern--nentm:-;£Tiet in einen gradlinigen V/eg durchmagnetisiert ist, um diskret verteilte nr.-gnetische ITord- und Süd-Pole in abwechselnd nebeneinander liegender Beziehung auszubilden, und wobei die Anzahl der .^uf dem Permanentmagneten vorgesehenen Pole durc'i die Gleichung: ( ^Λ ·) Synchronous motor with a ^ r stator and ilotor arrangement, dr = dui-ch f _: ο ke η η r. e ich η et, dr.ee the arrangement a V / icklimgteil for the excitation of a V / echr-el current source, a permanent magnet part and a fluxconductor part for guiding the : -r.vnentin: -pietenteil to V ^r eist, v; obei at least some of the individual parts of the arrangement relati \ ^r to less least a portion of the -nderen components of the assembly is rotatably mounted, the remote - nentm: -; £ Tiet. is magnetized in a straight line in order to form discretely distributed number-magnetic north and south poles in an alternating relationship, and where the number of poles provided on the permanent magnet is given by the equation:

Anzahl der _ Wechselstromfrequenz (CPS) χ 4 FoIe ~ angestrebte Motorgeschwindigkeit (Umdrehun-Number of _ alternating current frequency (CPS) χ 4 FoIe ~ target motor speed (revolutions

{•en pro Sekunde) {• en per second)

bestimmt wird.is determined.

2. Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung und die Flusskonduktoren den Stator bilden, der Permanentmagnet drehbar gelagert ist, wobei seine Magnetisierunpsachse parallel zur Drehachse liegt und dass die Flusskondukt or en in axial im Abstand angeordneten Vorsprüngen enden, um einen Luftspalt auszubilden, in dem der permanentmagnetische Rotor verläuft.2. Synchronous motor according to claim 1, characterized in that the winding and the flux conductors form the stator, the Permanent magnet is rotatably mounted, with its Magnetisierunpsachse lies parallel to the axis of rotation and that the flux conductors end in axially spaced projections to form an air gap in which the permanent magnet rotor runs.

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BAD ORi£j?:At.BAD ORi £ j?: At.

3. Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anteil des Flusskonduktorteiles wie der Rotor auf einer Welle aufgenommen ist, und dass die Wicklung und der Permanentmagnet den Stator bilden.3. Synchronous motor according to claim 1, characterized in that at least a portion of the flux conductor part such as the rotor is received on a shaft, and that the winding and the permanent magnet form the stator.

h. Synchronmotor noch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flusskonduktoren auf einer Seite des Permanentmagneten angeordnet sind, und dass der Permanentmagnet drehbar gelagert ist. H. Synchronous motor still claim 1, characterized in that the flux conductors are arranged on one side of the permanent magnet, and that the permanent magnet is rotatably mounted.

5. Synchronmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein ferromagnetisches Flussrückführungsteil auf der gegenüberliegenden Seite des Permanentmagneten vorgesehen ist.5. Synchronous motor according to claim 4, characterized in that a ferromagnetic flux return part on the opposite one Side of the permanent magnet is provided.

6. Synchronmotor, gekennzeichnet durch eine Feldstruktur einschliesslich erster und zweiter Pole, deren flussleitende Abschnitte in parallel im Abstand zueinander angeordneter Beziehung vorgesehen sind, um dazwischen einen Luftspalt auszubilden, eine die Feldstruktur umgreifende Erregerspule, um bei Erregung von einer Wechselstromquelle entgegengerichtete Momentanpolsritäten zwischen den ersten Polvorsprüngen und den zweiten Polvorsprünfren auszubilden, einen Permaneiitmagnetteil, der in den Spalt zwischen den Polvorsprüngen angeordnet ist, wobei der Magnet in einer Richtung, die sich über den Sprit erstreckt, polarisiert ist, und die Pole des Permanentmagneten entgegengesetzt gerichtet sind, und durch Einrichtungen, die den Permanentmagneten und mindestens einen der Polvorsprünge relativ zueinander drehbar tragen, wobei die Anzahl der auf dem Permanentmagnet vorgesehenen Pole durch die Beziehung:6. Synchronous motor, characterized by a field structure including first and second poles, their flux-conducting Sections are provided in parallel spaced relation to form an air gap therebetween, an excitation coil encompassing the field structure in order to counteract the instantaneous polarity when excited by an alternating current source to form between the first pole projections and the second pole projections, a permanent magnet part, the placed in the gap between the pole protrusions with the magnet in a direction extending across the fuel is polarized, and the poles of the permanent magnet are oppositely directed, and by means of the permanent magnet and carry at least one of the pole projections rotatably relative to one another, the number of which are on the permanent magnet provided poles through the relationship:

/-JiZalil der _ Wechselstromfrequenz (CPS) χ ^4 ^________/ -JiZalil of the _ AC Frequency (CPS) χ ^ 4 ^ ________

Pole ~ angestrebte Motorge.Tchwindigkeit (Umdrehungen pro Sekunde)Pole ~ target motor speed (revolutions per second)

bestimmt wird.is determined.

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7. Synchronmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ^rregerspule koaxial zu dem Permanentmagneten angeordnet ist.7. Synchronous motor according to claim 6, characterized in that the ^ exciter coil arranged coaxially to the permanent magnet is.

S. Synchronmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet auf einem Ende einer Welle angeordnet ist, und dass die Welle in einem Lager gelagert ist, welches in der Nabe der Abstützung für die Erregerspule angeordnet ist.S. synchronous motor according to claim 7, characterized in that the permanent magnet is arranged on one end of a shaft, and that the shaft is mounted in a bearing which is arranged in the hub of the support for the excitation coil.

9. Synchronmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass " einer der Pole in der Endwandung eines Schalenteiles ausgebildet ist, welches einen Teil der Feldstruktur bildet, die Feldspule auf einem Spulenkörper aufgenommen ist, der zweite Pol auf einem Flansch des Spulenkörpers getragen ist und dass die Achse des permanentmagnet!sehen Rotors drehbar in der Habe des Spulenkörpers gelagert ist, wobei die Schale und der Spulenkörper an einer Kontageplatte befestigt sind, die einen Teil der Feldstruktur bildet, um dadurch den Rotor tragarmähnlich zwischen den ersten und zweiten Polen zu halten.9. Synchronous motor according to claim 6, characterized in that " one of the poles is formed in the end wall of a shell part which forms part of the field structure, the field coil is received on a bobbin, the second pole is carried on a flange of the bobbin and that the The axis of the permanent magnet! See the rotor rotatable in the hub of the Bobbin is mounted, the shell and the bobbin are attached to a contact plate which is part of the Forms field structure in order to hold the rotor between the first and second poles like a support arm.

10. Synchronmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass10. Synchronous motor according to claim 9, characterized in that

ein nichtmagnetisches schalenförmiges Teil an dem Ende der Pol- λ schale befestigt ist, um dadurch eine Staubabdeckung für diese zu bilden, der nichtmagnetische Teil einen zentral angeordneten Abschnitt aufweist, der durch die Schale der Polstruktur vorsteht, um in Eingriff mit der Achse als Drucklager für dieselbe zu kommen.a non-magnetic cup-shaped part is attached to the end of the pole λ shell to thereby form a dust cover for this, the non-magnetic part has a centrally located portion protruding through the shell of the pole structure to engage with the axis as a thrust bearing for same to come.

11. Synchronmotor nach 'nspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dftfs der Permanentmagnet ringförmiger Konfiguration mit einem AussendvrchmesEor ausgebildet ist, der grosser als der Innendurchmesser der Erregersimle ist, um dadurch einen Permanentmagneten zu schaffen, der im Vergleich zu der Erregerspule gross ist, v/obei der Permanentmagnet in einer Richtung parallel zu " " : seiner Drehnchr.e polarisiert ist, die nahe der FeldpolstrukturIs 11. A synchronous motor according 'nspruch 6, characterized in that dftfs the permanent magnet of annular configuration with a AussendvrchmesEor formed, the large than the inner diameter of the Erregersimle is, thereby to provide a permanent magnet in comparison to the exciting coil large, v / obei the permanent magnet is polarized in a direction parallel to "": its Drehnchr.e, which is close to the field pole structure

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angeordnet ist.is arranged.

12. Synchronmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Permanentmagnet auf eine:·' Nabe niedriger Ilasse abgestützt ist, welche 'auf einer koaxial zu dor Erregerspule angeordneten V.'elle befestigt ist.12. Synchronous motor according to claim 11, characterized in that the annular permanent magnet on a: · 'hub lower Ilasse is supported, which 'on a coaxial to the excitation coil arranged V.'elle is attached.

13. Synchronmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse des beweglichen Elementes senkrecht zu der Magnetisierungsachse des Permanentmagneten steht.13. Synchronous motor according to claim 6, characterized in that the axis of rotation of the movable element is perpendicular to the Magnetization axis of the permanent magnet is.

14. Synchronmotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet den Rotor des Motors bildet.14. Synchronous motor according to claim 13, characterized in that the permanent magnet forms the rotor of the motor.

15. Synchronmotor, gekennzeichnet durch eine ?eldstruktur einschliesslich erster und zweiter Pole, die in flussleitenden Abschnitten enden, welche in abwechselnder koplanaror Beziehung mit daneben liegenden flussleitenden Abschnitten im radialen Abstand liegen, eine Feldspule, die die Feldstruktur umfassend angeordnet ist, um bei Erregung von einer Wechselstromquelle entgegengesetzt gerichtete Momentanpolaritäten zwischen den15. Synchronous motor, characterized by an? Eld structure including first and second poles ending in flux-conducting sections which are in alternating coplanar relationship with adjacent flux-conducting sections at a radial distance, a field coil that encompasses the field structure is arranged to when energized by an alternating current source oppositely directed instantaneous polarities between the

fe ersten Polvorsprüngen und den zweiten Polvorsprüngen zu erzeugen, einen Permanentmagnetrotor, der von der Feldstruktur drehbar in einer Ebene im Bereich der Ebene der Flusskonduktoren abgestützt ist, wobei der Magnet in einer Richtung parallel zur Drehachse polarisiert ist und wobei nebeneinander liegende Pole de? Permanentmagneten entgegengesetzt gerichtet sind und der Permanentmagnet durchmagnetisiert ist.to produce fe first pole protrusions and the second pole protrusions, a permanent magnet rotor which is rotatably supported by the field structure in a plane in the area of the plane of the flux conductors is, wherein the magnet is polarized in a direction parallel to the axis of rotation and where adjacent poles de? Permanent magnets are directed in opposite directions and the permanent magnet is magnetized through.

16. Synchronmotor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der auf dem Permanentmagneten vorgesehenen Pole durch die Beziehung:16. Synchronous motor according to claim 15, characterized in that the number of poles provided on the permanent magnet through the relationship:

Anzahl der _ Wechselstromfrequenz (CPo) χ 4 Number of _ AC Frequency (CPo) χ 4

Pole ~ angestrebte Motorgeschwindigkeit (Umdrehungen _;, pro Sekunde)Pole ~ desired motor speed _{(revolutions;} per second)

2098^1/06372098 ^ 1/0637

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

bestimmt wird.is determined.

17. Synchronmotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, d"BF ein ferromagnetische!- Teil auf der den Fliisskonduktoren gegenüber liegenden Seite des Permanentmagneten angeordnet ist, um einen magnetischen Rückweg mit geringem magnetischen Widerstand zu bilden.17. Synchronous motor according to claim 16, characterized in that d "BF a ferromagnetic! - Part on the Fliisskonduktoren opposite side of the permanent magnet is arranged to have a magnetic return path with low magnetic reluctance to build.

18. Synchronmotor n-ach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,18. Synchronous motor n-ach claim 16, characterized in that

dass ein schrlenähnliches Gehäuse an der Feldstruktur befestigt i ist und den Permanentmagneten umschliesst.that a schrlenähnliches housing on the field structure is fixed i and encloses the permanent magnet.

1?. Synchronmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet ringförmig ist und en der¹ Feldstruktur befestigt ist, und mindestens ein Anteil eines der Polteile drehbar bezüglich des Permanentmagneten un eine zu dem Permanentmagneten ko-xiale Achse gelagert ist.1?. Synchronous motor according to claim 6, characterized in that the permanent magnet is annular and the en ¹ field structure is fixed, and at least a portion of one of the pole pieces of the permanent magnet rotatable with respect to a xiale un-ko to the permanent magnet axis is mounted.

20. Synchronmotor nach Anspruch C, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet ringförmig ist und an der Feldstruktur befestigt ist, und dass besagte erste Polversprünge und zv/eite Folvorscprünge auf gegenüberliegenden Seiten des Permaner.tmrgneten zu diesem drehbar um eine mit dem Permanentmagneten ko- ™ r.xirle Achse gelagert sind. 20. Synchronous motor according to claim C, characterized in that the permanent magnet is ring-shaped and is attached to the field structure, and that said first pole protrusions and two / side Folvorscprünge on opposite sides of the Permaner.tmrgneten to this rotatable about one with the permanent magnet ko- ™ r.xirle axis are mounted.

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