DE69206911T2

DE69206911T2 - Mehrphasiger, elektromagnetischer Wandler mit Dauermagnet, insbesondere Antriebsmotor

Info

Publication number: DE69206911T2
Application number: DE69206911T
Authority: DE
Inventors: Daho Taghezout
Original assignee: Ebauchesfabrik ETA AG
Current assignee: Ebauchesfabrik ETA AG
Priority date: 1991-07-22
Filing date: 1992-07-09
Publication date: 1996-08-29
Anticipated expiration: 2012-07-10
Also published as: EP0525462B1; CN1068917A; EP0525462A1; US5289071A; JP3377808B2; KR930003499A; CN1031162C; TW200617B; FR2679714B1; KR100258533B1; JPH05199718A; FR2679714A1; DE69206911D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromechanischen Wandler vom mehrphasigen elektromagnetischen Typ und umfaßt einen mit einem Permanentmagnet versehenen Rotor. Dieser Wandler kann als Motor oder als Generator verwendet werden. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung einen elektromagnetischen Motor mit mindestens drei Phasen, wobei jede dieser Phasen den Motor alternierend oder gleichzeitig speisen kann, je nach dem gewählten Funktionsmodus. Dieser Motor ist insbesondere dazu bestimmt, einen Mechanismus kleiner Abmessung, beispielsweise einen Zeitmeßmechanismus, anzutreiben.
Aus der Patentanmeldung EP 0 458 056 ist ein dreiphasiger elektromagnetischer Motor bekdnnt mit einem Rotor, der einen vorzugsweise bipolaren Permanentmagneten aufweist, und einem Stator, der einerseits mit einer peripheren Statorpartie versehen ist, die einen Magnetkreis geringer magnetischer Reluktanz bildet, und andererseits mit einer zentralen Statorpartie, ausgebildet zur Aufnahme des Rotors, welche zentrale Statorpartie von der peripheren Statorpartie umschlossen ist. Drei Spulen, montiert auf drei Armen, verbinden die zentrale Statorpartie mit der peripherer Statorpartie. Die zentrale Statorpartie weist drei Pole auf, jeweils umfassend eine Polfläche, die teilweise das Statorloch umschließt, wobei die Polflächen voneinander durch Isthmen hoher magnetischer Reluktanz getrennt sind. Der Stator weist eine plane Struktur auf, die in ein-und derselben Ebene liegt, wobei die drei Zweige, die die drei den Magnetfluß speisenden Spulen umfassen, in einer zweiten Ebene liegen, die parallel zur Statorebene und nahe dieser Ebene angeordnet sind.
Dieser dreiphasige Motor vom Sterntyp weist den Vorteil auf, ein mittleres Drehmoment, das nicht bei null liegt, bei aufeinanderfolgender Speisung der Phasen zu liefern (Sequenz eine Phase "EIN"). Er hat jedoch den Nachteil, eine periphere Statorpartie aufzuweisen für die Rückleitung des Magnetflusses. Diese Struktur erfordert eine Ausweitung des Stators, welche diesen Motor relativ ausladend macht.
Eines der Ziele der vorliegenden Erfindung ist es, den Nachteil dieses Motors zu beheben unter Beibehaltung der Vorteile bei der Speisung und des hohen Wirkungsgrades, welche er aufweist. Ein anderes Ziel der Erfindung ist die weitere Verbesserung des Wirkungsgrades dieses dreiphasigen Motors vom Sterntyp durch Verbesserung der magnetischen Kopplung zwischen dem Rotor und den Speisespulen bezüglich des Magnetflusses. Schließlich wird versucht, diese Ziele zu erreichen unter Aufrechterhaltung eines relativ geringen Herstellungspreises, d.h. unter Realisierung eines elektromagnetischen Motors von einfachem Aufbau und leichter Montage.
Die vorliegende Erfindung hat demgemäß zum Gegenstand einen mehrphasigen elektromagnetischen Wandler, insbesondere einen Motor, umfassend:
- einen Stator mit einer ersten und einer zweiten Hauptpartie, wobei die erste Statorhauptpartie einerseits ein Statorloch begrenzt und andererseits mindestens drei Magnetpole, wobei jeder dieser Magnetpole an einem Ende eine Polfläche aufweist, welche teilweise das Statorloch begrenzt und am anderen Ende ein Polauge aufweist, das als magnetischer Kontakt dient, wobei die Polflächen voneinander durch Zonen mit hoher magnetischer Reluktanz getrennt sind, welcher Stator ferner mindestens drei Zweige für das Führen des Magnetflusses umfaßt, wobei jeder dieser Zweige magnetisch ein unterschiedliches Polauge der ersten Statorhauptpartie mit der zweiten Statorhauptpartie derart verbinciet, daß drei magnetische Kreise, zugeordnet den drei Magnetpolen, gebildet werden;
- einen Rotor, der drehbeweglich in dem Statorloch montiert ist und mindestens einen Permanentmagneten umfaßt, welcher Rotor zum Umlauf bringbar ist, um ein Motormoment auf einen anzutreibenden Mechanismus abzugeben;
- mindestens zwei Spulen, die auf zwei der Zweige für das Führen des Magnetflusses montiert sind, wobei jede Spule dazu bestimmt ist, mit einer elektrischen Speisequelle verbunden zu werden, um einen Magnetfluß in dem Zweig, dem sie zugeordnet ist, zu erzeugen;
welcher Wandler dadurch gekennzeichnet ist, daß die erste und die zweite Statorhauptpartie sich im wesentlichen in zwei unterschiedlichen parallelen Statorebenen befinden, wobei jeder der Zweige für die Führung des Magnetflusses, der eine der genannten Spulen trägt, sich in einer Zwischenregion bezüglich der Statorebenen befindet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben die beiden Hauptstatorpartien eine vollständig ebene Form, wobei die zweite Statorpartie sich im wesentlichen in einem Bereich befindet, der dem im wesentlichen runden Bereich überlagert ist, definiert durch die erste Statorhauptpartie. Gleichermaßen haben die Führungszweige des Magnetflusses, die sich in einer Zwischenebene bezüglich der beiden Ebenen der Statorhauptpartien befinden, ebenfalls eine ebene Form. Darüberhinaus weist eine besondere Realisierung dieser bevorzugten Ausführungsform eine Gestalt ähnlich den beiden Statorhauptpartien auf, wobei der Rotor zwei bipolare Permanentmagnete umfaßt, welche beiden Magnete den Magnetpolen der einen bzw. anderen der beiden Statorhauptpartien zugeordnet sind.
Aus diesen Merkmalen ergibt sich ein mehrphasiger Wandler, der als Motor in der Lage ist, ein mittleres, von null verschiedenes Drehmoment bei sukzessiver Speisung der Phasen zu liefern, welcher Wandler darüberhinaus eine kompakte Struktur aufweist. Der Stator erstreckt sich in der bevorzugten Ausführungsform im wesentlichen auf drei parallelen benachbarten Ebenen und alle Statorteile haben eine ebene Form, die keinerlei Schwierigkeiten beim Stanzen aufwirft, was zu relativ niedrigen Herstellungskosten führt. Wenn zuvor der Rotor bespielsweise in einen kleinen Käfig eingebracht wird, ist die Montage des Motors gemäß der Erfindung einfach. Schließlich ermöglicht die besondere Realisierung der bevorzugten Ausführungsform mit zwei bipolaren Permanentmagneten, einen sehr guten Wirkungsgrad des Wandlers gemäß der Erfindung zu erzielen, wobei die magnetische Kopplung Magnete/ Spulen erheblich verbessert wird für ein- und dieselbe Abmessung und ohne dabei den Durchmesser des Rotors zu vergrößern.
Die Erfindung ist besser verständlich mit Hilfe der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnungen, die sie ausschließlich beispielshalber illustrieren. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1 eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform eines dreiphasigen Motors gemäß der Erfindung;
- Fign. 2 und 3 Schnittansichten des Motors der Fig. 1 nach Linien II-II bzw. III-III;
- Fign. 4 und 5 Schnittansichten des Motors der Fig. 3 nach Linien IV-IV bzw. V-V;
- Fign. 6 und 7 Draufsichten einer ersten bzw. zweiten Variante der ersten Ausführungsform, beschrieben in Verbindung mit Fig. 1;
- Fig. 8 eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform eines dreiphasigen Motors gemäß der Erfindung;
- Fig. 9 eine vergrößerte Schnittansicht des Bereichs des Rotors aus dem Motor der Fig. 8;
- Fign. 10 bzw. 11 eine erste bzw. zweite Variante der Ausführungsform eines fünfphasigen Motors gemäß der Erfindung.
Unter Bezugnahme auf Fign. 1 bis 5 wird nachstehend als Beispiel ein Wandler gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform eines elektromagnetischen Motors beschrieben, welcher Motor vom symmetrischen dreiphasigen Typ ist.
Der Stator 2 dieses dreiphasigen Motors besitzt im wesentlichen eine Struktur in drei parallelen benachbarten Ebenen. In den beiden äußeren Ebenen befinden sich eine erste bzw. zweite Statorhauptpartie 4 bzw. 6. Diese beiden Statorhauptpartien 4 und 6 werden jede von ein- und demselben Teil gebildet, übereinander gelegt und magnetisch verbunden mittels der Zweige 8a, 8b, 8c rechteckigen Querschnitts, die als Mittel für das Führen des Magnetflusses zwischen den beiden Statorhauptpartien 4 und 6 dienen. Auf jedem dieser Zweige 8a, 8b, 8c ist eine Spule 10a, 10b bzw. 10c vorgesehen, bestimmt zum Anschluß an eine elektrische Versorgung zum Erzeugen eines Magnetflusses in dem Zweig, dem sie zugeordnet ist.
Die erste Statorhauptpartie 4 weist eine Helixform auf. Sie wird im wesentlichen von drei Magnetpolen 12a, 12b, 12c gebildet. Jeder dieser Magnetpole 12a, 12b, 12c umfaßt eine Polfläche 14a, 14b, 14c, die sich in dem zentralen Bereich des Stators befindet, wobei jeder dieser Polflächen teilweise ein Statorloch 16 begrenzt, vorgesehen für den Rotor 18. Diese drei Polflächen 14a, 14b, 14c sind miteinander durch Isthmen 20a, 20b, 20c verbunden, welche Zonen hoher magnetischer Reluktanz definieren.
Jede Polfläche 14e, 14b, 14c ist um einen Polarm 22a, 22b, 22c verlängert, der sich radial bezüglich des Statorloches 16 erstreckt. Die drei Polarme 22a, 22b, 22c sind regelmäßig um das Statorloch 16 angeordnet. Schließlich läuft jeder Polarm 22a, 22b, 22c in ein Polauge 24a, 24b, 24c, das sich schräg relativ zur Radialrichtung erstreckt, gegeben durch die Radialgerade 23a, 23b, 23c, welche durch die Mitte zwischen den Isthmen 20a und 20b bzw. 20b und 20c bzw. 20c und 20a verläuft, welche die Polfläche des jeweiligen Magnetpols begrenzen.
Man erkennt, daß die drei Magnetpole 12a, 12b, 12c in der gleichen Richtung abgewinkelt sind und identische Form aufweisen, wobei diese Pole in Winkelrichtung relativ zueinander um einen Winkel von 120º versetzt sind.
Die zweite Statorhauptpartie 6 ist von identischer Form wie die erste Statorhauptpartie 4. Diese zweite Statorhauptpartie 6 ist jedoch in umgekehrter oder gewendeter Weise bezüglich der ersten Statorhauptpartie 4 angeordnet. Diese zweite Statorhauptpartie 6 ist derart angeordnet, daß die Polflächen ihrer drei Magnetpole genau überlagert sind den entsprechenden Polflächen der ersten Statorhauptpartie 4. Auf diese Weise sind die Polarme und Polaugen eines Pols dieser zweiten Statorhauptpartie 6 symmetrisch bezüglich des entsprechenden Polarms und Polauges des Magnetpols der ersten Statorhauptpartie 4 angeordnet, wobei die Symmetrieachse gegeben ist durch die radiale Gerade 23a, 23b bzw. 23c. Das Polauge jedes der beiden überlagerten Magnetpole, zugehörig der ersten bzw. zweiten Statorhauptpartie 4 bzw. 6, befindet sich im wesentlichen beidseits der radialen Geraden 23a bzw. 23b bzw. 23c.
Jeder Zweig 8a, 8b, 8c der Magnetflußführung wird von einem Kern 30 und einem ersten bzw. zweiten Verbindungsauge 32 bzw. 34 gebildet. Jeder dieser Zweige 8a, 8b bzw. 8c hat eine ebene Form und befindet sich in der Mittelebene bzw. der ersten bzw. zweiten Statorhauptpartie 4 bzw. 6. Jeder dieser Zweige 8a, 8b, 8c für die Magnetflußführung ist derart gekrümmt, daß das erste Verbindungsauge 32 dem Polauge 24a bzw. 24b, 24c eines ersten Magnetpols 12a bzw. 12b, 12c überlagert ist, zugehörig der ersten Statorhauptpartie 4, und daß gleichzeitig das zweite Verbindungsauge 34 dieses Magnetflußführungszweiges überlagert ist dem Polauge eines zweiten Pols der zweiten Statorhauptpartie 6, wobei dieser zweite Pol um 120º relativ zum ersten Pol versetzt ist und gebogen ist von der Seite dieses ersten Pols. Jedes Verbindungsauge 32, 34 ist derart ausgebildet, daß die Überlagerungsoberfläche mit dem entsprechenden Polauge sich vollständig in dem Bereich der Nichtüberlagerung des Pols befindet, zu welchem dieses Auge gehört, und dem Pol der anderen Statorhauptpartie, die ihm gegenüberliegt. Auf diese Weise wird jeder Magnetpol, der zu der ersten Statorpartie 4 gehört, magnetisch entkoppelt vom Magnetpol der zweiten Statorhauptpartie 6, die ihm gegenüberliegt. Darüberhinaus resultiert aus den vorsteherd beschriebenen Merkmalen, daß jedes Verbindungsauge 32, 34 sich vollständig auf einer einzigen Seite der radialen Geraden 23a, 23b, 23c befindet, definiert durch die Polarme 22a, 22b, 22c. Man erkennt noch, daß jede der Spulen 10a, 10b, 10c des Motors sich auf einem Kreisbogen gleichen Zentrums und gleichen Radius' befindet.
Wie die Fign. 3 bis 5 zeigen, kann der Rotor 18 um die Drehachse 19, welche senkrecht zur Hauptebene des Stators verläuft, umlaufen und umfaßt zwei Permanentmagnete 40, 42, deren Magnetisierungsrichtungen in Winkelrichtung um 60º versetzt sind. Dieser Rotor 18 ist in einem Käfig 44 untergebracht, der im wesentlichen seiner korrekten und einfachen Positionierung bezüglich der beiden Statorhauptpartien 4, 6 dient und der Vereinfachung der Montage des Motors.
Um die Motorbaugruppe zu versteifen und die erste Statorhauptpartie 4 relativ zur zweiten Statorhauptpartie 6 in festliegender Position zu blockieren, ist ein amagnetisches Distanzstück 45 zwischen der ersten und der zweiten Statorhauptpartie 4 bzw. 6 plaziert, welches Distanzstück von einem einzigen Teil gebildet wird, in dessen Mitte eine Öffnung für den Rotor 18 und den Käfig 44 vorgesehen ist. Dieses Distanzstück 45 hat die Form eines ebenen Ringes, in welchem drei Positioniernuten auf jeder Seite vorgesehen sind. Jede Nut entspricht dem Profil des Polarmes, welches sich hineinfügt. Schließlich hat das Material, das für dieses Distanzstück 45 verwendet wird, vorteilhafterweise elastische Eigenschaften, damit jedes Verbindungsauge 32, 34 korrekt an dem entsprechenden Polauge 24a, 24b, 24c der ersten bzw. zweiten Statorhauptpartie 4 bzw. 6 befestigt werden kann.
Indem nun insbesondere auf Fig. 4 und 5 eingegangen wird, wird nachstehend die Funktion dieser ersten Ausführungsform dieses dreiphasigen Motors erläutert, der vorstehend beschrieben wurde.
Jeder Magnetkreis des Motors umfaßt einen einzigen Zweig 8a bzw. 8b, 8c für die Magnetflußführung, auf dem sich eine Spule 10a bzw. 10b, 10c befindet, die einen Magnetfluß in dem Kern 30 dieses Zweiges erzeugen kann. Danach ist jeder der Magnetflußführungsarme 8a bzw. 8b, 8c nur zwei magnetischen Kreisen 46, 48 zugeordnet, wie durch die Pfeile in Fign. 4 und 5 angedeutet. Schließlich umfaßt jeder dieser Magnetkreise zwei Magnetpole, zugehörig der ersten Statorhauptpartie 4, und zwei Magnetpole, zugehörig der zweiten Statorhauptpartie 6.
Der Fluß, erzeugt durch eine Spule 10a bzw. 10b, 10c in dem Kern 30 eines Magnetflußführungszweiges 8a bzw. 8b, 8c, zugeordnet einem ersten Magnetpol, der der ersten Statorpartie 4 zugehörig ist, und einem zweiten Magnetpol, der der zweiten Statorpartie 6 zugehörig ist, ermöglicht die Erzeugung eines Magnetflusses im wesentlicher gleicher Dichte in den beiden Magnetkreisen, welchen diese Spule zugeordnet ist. In Fign. 4 und 5 sind mit den Pfeilen 46 bzw. 48 die beiden Magnetkreise markiert, welche der Spule 10c zugeordnet sind. Die Doppelpfeile markieren einen den beiden Magnetkreisen gemeinsamen Abschnitt, ein Pfeil weist eine Abwinklung nach außen bezüglich des Motors auf, was bedeutet, daß der Kreis auf eine obere Ebene relativ zu der Zeichnungsebene übergeht, während eine Abwinklung des Pfeiles nach innen bedeutet, daß der Kreis in eine untere Ebene übergeht.
Man erkennt, daß der Permanentmagnet, welcher sich in der Ebene der ersten Statorhauptpartie 4 befindet, relativ zum Permanentmagnet 42, der sich in der Ebene der zweiten Statorpartie 6 befindet, derart orientiert ist, daß dann, wenn die Richtung der Polarisation des Permanentmagneten 40 ausgefluchtet ist mit der Richtung eines ersten Magnetpols 12a bzw. 12b, 12c der ersten Statorhauptpartie 4, die Polarisationsrichtung des Permanentmagneten 42 ausgefluchtet steht in umgekehrtem Sinne auf dem Magnetpol der zweiten Statorhauptpartie 6, welche über einen Magnetflußführungsarm 8a bzw. 8b, 8c mit dem ersten Magnetpol verbunden ist. Im Falle des dreiphasigen Motors der Fig. 1 beträgt der resultierende Winkelversatz zwischen den beiden Polarisationsrichtungen der Permanentmagnete 40 und 42 60º.
Man erkennt, daß ein solcher Motor im Schrittmodus oder im kontinuierlichen Umlaufmodus funktionieren kann. Je nach dem Typ der Speisung arbeitet der Schrittmodus beispielsweise mit 3, 6 oder 12 Schritten pro Umlauf. Es ist natürlich möglich, Positioniereinschnitte für den Schrittmodus vorzusehen.
Die Figuren 6 und 7 sind zwei Varianten der ersten Ausführungsform eines dreiphasigen Motors gemäß der Erfindung, wie vorstehend beschrieben. Die Fig. 6 unterscheidet sich von der Fig. 1 im wesentlichen durch die Tatsache, daß die Spulen 10a, 10b, 10c gerade sind. Die Fig. 7 weist die Besonderheit eines Winkelversatzes β zwischen den Isthmen 20a, 20b, 20c der ersten Statorhauptpartie 4 und den Isthmen 21a, 21b, 21c der zweiten Statorhauptpartie 6 auf. Die Pole 13a, 13b, 13c haben eine im wesentlichen gerade Form, und die Verbindungsaugen 32, 34 haben vorteilhafterweise eine im wesentlichen rechteckige Form unter Beibehaltung des wesentlichen Merkmales der Nichtüberlagerung zwischen den Polaugen der ersten Statorpartie und den Polaugen der zweiten Statorpartie. In dieser Variante ist die Magnetisierungsrichtung des zweiten Permanentmagneten 42 relativ zur Magnetisierungsrichtung des ersten Permanentmagneten 40 in Winkelrichtung um einen Winkel von 180º -(120-β)º = (60+β)º versetzt.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 8 wird nachstehend eine zweite Ausführungsform eines dreiphasigen Motors gemäß der Erfindung beschrieben.
In dieser zweiten Ausführungsform umfaßt der Rotor 51 nur noch einen einzigen bipolaren Permanentmagneten 52, der sich in der Ebene der ersten Statorhauptpartie 54 befindet. Wie bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform besitzt dieser dreiphasige Motor im wesentlichen eine Struktur in drei benachbarten parallelen Ebenen. In den beiden äußeren Ebenen befindet sich eine erste bzw. eine zweite Statorhauptpartie 54 bzw. 56. Die erste Statorhauptpartie 54 wie auch die Magnetflußführungsarme 8a, 8b, 8c sind identisch mit der ersten vorstehend beschriebenen Ausführungsform. Dagegen weist die zweite Statorhauptpartie 56 eine von der ersten Statorhauptpartie 54 abweichende Form auf. Diese zweite Statorhauptpartie 56 wird im wesentlichen von einem Ring 60 in Kreisform und in ebener Struktur gebildet, wie auch von drei Armen 62a, 62b, 62c, die im wesentlicher die Form eines Kreisbogens haben. Das Ende jedes dieser Arme 62a, 62b, 63c bildet ein profiliertes Befestigungsauge, um mit dem zweiten Auge 64a bzw. 64b, 64c eines der Zweige 8a, 8b, 8c für die Magnetflußführung verbunden zu werden. In zu der ersten Ausführungsform äquivalenter Weise befindet sich das zweite Verbindungsauge 34, befestigt am Auge des Armes 62a bzw. 62b, 62c vollständig auf derselben Seite der radialen Geraden 23c bzw. 23a, 23b, definiert durch den Pol 12c bzw. 12a, 12b, zugehörig der ersten Statorhauptpartie 54.
Die zweite Statorhauptpartie 56 dieser Ausführungsform wird von ein- und demselben Teil geringer magnetischer Reluktanz gebildet. Auf diese Weise kann sich der Magnetfluß frei von einem Arm 62a, 62b, 62c zu einem anderen Arm dieses Teil ausbreiten. Diese zweite Statorhauptpartie 56 dient demgemäß im wesentlichen zum Bilden der Magnetkreise des Motors.
In Fig. 9 ist die Gestaltung des Rotorkäfigs 70 in der Mitte des Motors wiedergegeben. Man erkennt, daß die Öffnung 72, definiert von der Ringpartie 60 der zweiten Statorhauptpartie 56 und dem Distanzstück 74, das der Versteifung des Motors dient, mit einem Durchmesser versehen ist, der größer ist als der Maximaldurchmesser des Rotorkäfigs 70. Um das Distanzstück 74 zu positionieren und um die beiden Statorhauptpartien 54 und 56 zu befestigen, sind Positionierstifte 76 vorgesehen worden.
Indem nun auf Fig. 10 eingegangen wird, wird nachstehend eine dritte Ausführungsform eines elektromagnetischen Motors gemäß der Erfindung beschrieben.
Der in dieser Fig. 10 wiedergegebene Motor ist eine fünfphasige Version des elektromagnetischen Motors nach der Erfindung. Der Stator 102 dieses fünfphasigen Motors besitzt im wesentlichen eine Struktur in drei parallelen benachbarten Ebenen. Wie bei den anderen Ausführungsformen umfaßt dieser Motor zwei Statorhauptpartien 104 und 106 und Zweige 108, die als Magnetflußführungsmittel zwischen den beiden Statorhauptpartien 104 und 106 dienen. Auf jedem dieser Zweige 108 ist eine Spule 110 vorgesehen, dazu bestimmt, an eine elektrische Speisequelle angeschlossen zu werden, um einen Magnetfluß in dem Zweig zu erzeugen, welchem sie zugeordnet ist.
Jede der beiden Statorhauptpartien 104 und 106 wird von einund demselben ebenen Teil gebildet. Die magnetflußführenden Zweige 108 zwischen den beiden Statorhauptpartien 104 und 106 sind ihrerseits ebenfalls von ebener Form.
In dieser Ausführungsform sind die Arme 112 der ersten Statorpartie 104 von einer Form, die abweicht von jener der Arme 114 der zweiten Statorhauptpartie 106. Die Magnetflußführungszweige 108 sind parallel zu der radialen Geraden 118 angeordnet, definiert durch den Polarm 114 der zweiten Statorhauptpartie 106. In vorteilhafter Weise sind die Isthmen 120 der ersten Statornauptpartie 104 winkelmäßig um einen Winkel von 36º relativ zu den Isthmen 122 der zweiten Statorhauptpartie 106 versetzt. Der Winkelversatz 7wischen den Isthmen 120 der ersten Statorpartie 104 und den Isthmen 122 der zweiten Statorpartie 106 kann veränderbar sein um einen Winkel zwischen 0 und 72º in anderen Varianten dieser Ausführungsform eines fünfphasigen Motors gemäß der Erfindung.
In dieser Ausführungsform umfaßt der Roto 124 zwei Permanentmagnete, deren Magnetisierungsrichtung winkelmäßig um einen Winkel von 1440 versetzt ist. In allgemeiner Weise gilt, daß, wenn der Winkelversatz zwischen den Isthmen 120 der ersten Statorpartie 104 und den Isthmen 122 der zweiten Statorpartie 106 gleich αº ist, der Winkelversatz zwischen dem ersten und dem zweiten bipolaren Permanentmagneten des Rotors 124 gleich (180 -α)º sein soll.
Es ist festzuhalten, daß es möglich ist, eine Ausführungsform eines fünfphasigen Motors gemäß der Erfindung zu schaffen, die äquivalent der zweiten Ausführungsform des dreiphasigen Motors gemäß der Erfindung ist, welche vorstehend beschrieben wurde. In diesem Fall wird der Rotor einen einzigen Permanentmagneten umfassen.
Die Funktionsweise dieser Ausführungsform eines fünfphasigen Motors ist ähnlich der Funktionsweise der vorangehenden Ausführungsform.
In Fig. 11 ist eine Variante der dritten vorstehend beschriebenen Ausführungsform wiedergegeben. In dieser Variante ermöglicht die hier gegebenen Konfiguration eine Optimierung der Spulenlänge relativ zu der Gesamtausladung.
Es ist zu erkennen, daß es möglich ist, auf dem Prinzip der Erfindung beruhende zweiphasige Motoren mit zwei Statorhauptteilen aufzubauen, welche eine Kreuzform besitzen. Es ist noch festzuhalten, daß der Motor gemäß der Erfindung eine Anzahl von Phasen haben kann, die größer ist als 5, weil nichts die Erhöhung der Anzahl von Zweigen jedes Statorhauptteils hindert, wie auch der Anzahl von Spulen, die erforderlich sind für die Speisung des Motors.
Schließlich wurden zwar in der vorangehenden Beschreibung nur einen Motor betreffende Ausführungsformen beschrieben, doch versteht es sich, daß die Erfindung gleichermaßen anwendbar ist auf andere Typen von Wandlern, wie beispielsweise Generatoren.

Claims

1. Elektromagnetischer mehrphasiger Wandler, insbesondere Antriebsmotor, umfassend:

- einen Stator (2) mit einer ersten und einer zweiten Hauptpartie (4, 6; 54, 56; 104, 106), wobei die erste Statorhauptpartie (4; 54; 104) einerseits ein Statorloch (16) begrenzt und andererseits mindestens drei Magnetpole (12a, 12b, 12c; 13a, 13b, 13c; 112), wobei jeder dieser Magnetpole an einem Ende eine Polfläche (14a, 14b, 14c) aufweist, welche teilweise das Statorloch (16) begrenzt und am anderen Ende ein Polauge (24a, 24b, 24c) aufweist, das als magnetischer Kontakt dient, wobei die Polflächen voneinander durch Zonen mit hoher magnetischer Reluktanz (20a, 20b, 20c) getrennt sind, welcher Stator ferner mindestens drei Zweige (8a, 8b, 8c; 108) für das Führen des Magnetflusses umfaßt, wobei jeder dieser Zweige magnetisch ein unterschiedliches Polauge (24a, 24b, 24c) der ersten Statorhauptpartie (4; 54; 104) mit der zweiten Statorhauptpartie (6; 56; 106) derart verbindet, daß mindestens drei magnetische Kreise, zugeordnet den drei Magnetpolen, gebildet werden;

- einen Rotor (18; 51; 124), der drehbeweglich in dem Statorloch (16) montiert ist und mindestens einen Permanentmagneten (40; 52) umfaßt, welcher Rotor zum Umlauf bringbar ist, um ein Motormoment auf einen anzutreibenden Mechanismus abzugeben;

- mindestens zwei Spulen (10a, 10b, 10c; 110), die auf zwei der Zweige (8a, 8b, 8c; 108) für das Führen des Magnetflusses montiert sind, wobei jede Spule dazu bestimmt ist, mit einer elektrischen Speisequelle verbunden zu werden, um einen Magnetfluß in dem Zweig, dem sie zugeordnet ist, zu erzeugen,

welcher Wandler dadurch gekennzeichnet ist, daß die erste und die zweite Statorhauptpartie (4, 6; 54, 56; 104, 106) sich im wesentlichen in zwei unterschiedlichen parallelen Statorebenen (IV-IV, V-V) befinden, wobei jeder der Zweige für die Führung des Magnetflusses, der eine der genannten Spulen trägt, sich in einer Zwischenregion bezüglich der Statorebenen befindet.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstatorpartien (4, 6; 54, 56; 104, 106) parallel und vollständig eben sind.

3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweige (8a, 8b, 8c; 108) für das Führen des Magnetflusses einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und sich im wesentlichen in ein- und derselben Ebene befinden.

4. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Statorhauptpartien (4, 6; 54, 56; 104, 106) aus ein- und demselben Teil gebildet ist.

5. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Zweige (8a, 8b, 8c; 108) für das Führen des Magnetflusses einen Kern (30) jnd zwei Verbindungsaugen (32, 34) umfaßt, wobei jedes dieser Verbindungsaugen nur einem einzigen der beiden Statorhauptpartien (4, 6; 54, 56; 104, 106) überlagert ist.

6. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Distanzstück (45, 74) umfaßt, das in der genannten Zwischenregion bezüglich der beiden Statorhauptpartien (4, 6; 54, 56; 104, 106) angeordnet ist und durch Positioniernuten, vorgesehen auf der Oberfläche des Distanzstücks, positioniert ist, in die die Polzweige (22a, 22b, 22c) eingefügt sind.

7. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (18; 51; 124) in einem Rotorkäfig (44; 70) plaziert ist, der in das Statorloch (16) eingefügt ist.

8. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (10a, 10b, 10c; 110) auf Kreisbögen gleichen Zentrums und Radius' angeordnet sind.

9. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (18; 124) einen ersten und einen zweiten bipolaren Permanentmagneten (40 und 42) umfaßt, wobei der zweite Magnet in der Statorebene der zweiten Statorhauptpartie (6; 106) angeordnet ist und daß diese letztere von Magnetpolen gebildet ist, die um ein Statorloch herum angeordnet sind, das ausgefluchtet ist mit dem Statorloch (16) der ersten Statorhauptpartie (4; 104), wobei die Anzahl dieser Pole gleich ist der Anzahl der Magnetpole (12a, 12b, 12c; 13a, 13b, 13c; 112) der ersten Statorhauptpartie (4; 104), wobei jeder Zweig (8a, 8b, 8c; 108) für die Führung des Magnetflusses einen einzigen Pol der ersten Statorhauptpartie (4; 104) mit einem einzigen Pol der zweiten Statorhauptpartie (6; 106) verbindet.

10. Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Statorhauptpartie (6) von identischer Form wie die erste Statorhauptpartie (4) ist und umgekehrt bezüglich der letzteren angeordnet ist.

11. Wandler nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole (12a, 12b 12c; 13a, 13b, 13c; 112) der ersten und der zweiten Statorhauptpartie (4; 6; 104, 106) regelmäßig um zwei Statorlöcher (16) verteilt angeordnet sind und daß der Winkelversatz der Polarisationsrichtung des ersten Magneten (40) relativ zu jenem des zweiten Magneten (42) im wesentlichen gleich (180 -α)º ist, wobei α der Wert des Winkelversatzes zwischen zwei Magnetpolen ist, welche magnetisch durch einen Zweig (8a, 8b, 8c; 108) für das Führen des Magnetflusses, der eine der Spulen (10a, 10b, 10c; 110) trägt, verbunden sind.

12. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (51) einen einzigen bipolaren Permanentmagneten (52) umfaßt, der sich in der Ebene der ersten Statorhauptpartie (54) befindet,und daß die zweite Statorhauptpartie (56) von einem Ring (60) gebildet ist, der im wesentlichen auf die Achse des Rotors (19) zentriert ist, und von mindestens drei Armen (62a, 62b, 62c), jeweils abgeschlossen durch ein Befestigungsauge, das dem magnetischen Kontakt mit einem Verbindungsauge (34) dient, ausgehend von einem der Zweige (8a, 8b, 8c) für das Führen des Magnetflusses.

13. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß er drei Phasen umfaßt.

14. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß er fünf Phasen umfaßt.