WO2005117243A1 - Synchronous electromechanical transformer - Google Patents

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WO2005117243A1
WO2005117243A1 PCT/SI2005/000015 SI2005000015W WO2005117243A1 WO 2005117243 A1 WO2005117243 A1 WO 2005117243A1 SI 2005000015 W SI2005000015 W SI 2005000015W WO 2005117243 A1 WO2005117243 A1 WO 2005117243A1
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poles
stator
rotor
magnetic
electromagnetic
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Marko Petek
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Meier, Mojca
Petek, Alenka
Petek, Maja Marija
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Publication date
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Priority to EP05740427A priority patent/EP1884013A1/en
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    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors

Definitions

  • the invention relates to a synchronous electromechanical converter. It can be classified according to the international classification in H02K16 / 04, H02K21 / 12, H02K26 and HO 2K 1/06.
  • the invention solves the problem of designing a multi-phase synchronous electromechanical converter with concentrated windings, which has a large torque, a very small or negligible cogging torque, a small one
  • the electromagnetic poles contain magnetically permeable pole cores.
  • the solutions can be divided into three groups.
  • the first group contains the solutions, each with a rotor and a stator, which are described both in the patents EP0094978, EP0216202, EP0291219, EP0295718, DE10049883, WO2004006415, DE10322018 and the like, which treat the designs with approximately evenly distributed electromagnetic poles and in that Patent EP0454183, where the electromagnetic poles are distributed in sections at the same distance as rotor poles.
  • the solutions with one stator have significantly poorer thermal permeability between the stator windings and the housing, large mechanical bending loads on the rotor, greater induced rotor vibrations and poorer utilization of the magnetic poles of the rotor. Because of a larger parasite magnetic flux between adjacent electromagnetic poles, the solutions with a stator and a rotor have a smaller specific torque.
  • the solutions with two rotors and one stator Some designs are described in WO03103114, US6664692 and the like. The designs in which the stator is located between two rotors often have a lower mechanical rigidity in the connection between the Stator and the housing.
  • the third group contains the solutions with one rotor and two stators.
  • Patent specification CA2444759 describes an axial construction with the ratio of the rotor and stator pole number of 8: 6, the stators being rotated relative to one another. As a result, the cogging torque is reduced a little, while the bending loads on the rotor increase. The properties which are determined by the pole number ratio behave in the same way as in the embodiment according to DE 19856647.
  • the patent specification US5751089 describes a two-phase construction with uniformly distributed stator and rotor poles, the number of which is the same. Both stators are offset from each other by half a pole. This construction has a relatively large cogging torque.
  • the same document also describes the solution with an arbitrary even number of phases, the cogging torque being able to be reduced with an increasing number of phases. However, this solution is impractical because four-phase and multi-phase motor controls are not very common.
  • a construction with two stators and a rotor located between the two stators is proposed.
  • the design is radial, axial and linear in relation to the shape and mutual position of the rotor and stators
  • the electromagnetic poles contain magnetically permeable pole cores.
  • Synchronous electromechanical converter further referred to as a motor, can be used as multi-phase motor and generator can be used. It works with electrical multiphase systems in which the phase difference between adjacent pseudophases is 180 ° divided by the number of phases, which also includes the normal three-phase system and the two-phase system with phases offset by 90 °.
  • the electromagnetic part contains two stators 2 and a rotor 1, which is located between the two stators and can move with respect to them.
  • the stators are rigidly connected to the housing or are themselves part of the housing.
  • the rotor contains approximately evenly distributed, alternately oriented magnetic poles 4.
  • the magnetic poles are oriented approximately parallel to the direction which is rectangular with the magnetic gap between the magnetic poles and the individual stator.
  • the stator contains poles 5 directed against the rotor and one or more magnetically permeable parts 6, through which the magnetic flux between adjacent poles closes on the side that does not adjoin the magnetic gap with the rotor.
  • the stator contains the same number of identically arranged electromagnetic poles each of at least two electrical phases, which are arranged in contiguous groups 7 of at least two electromagnetic poles, all of the electromagnetic poles belonging to the individual group belonging to the same electrical phase and the adjacent electromagnetic poles of the same group being electrically offset by 180 ° are.
  • the adjacent electromagnetic poles belonging to different stator groups are electrically offset by 180 ° + sgn (- E) (180 ° / F) n.
  • the number n is preferably equal to one, because in this case the average absolute phase difference between the magnetic phase of the rotor and the electrical phase of the stator can be smallest.
  • the magnetic poles of the rotor can be better used in stators that contain groups with larger numbers of electromagnetic poles. If the stator in the rotary design contains more than one stator group of the individual phase, the overall center of gravity of the positions of electromagnetic poles which belong to the same phase preferably coincides with the rotor axis. For rotary versions the number of rotor poles that border the magnetic gap with an individual stator (M), an even number.
  • FIG. 1 three-phase radial design
  • each stator 18 containing uniformly distributed electromagnetic poles with magnetically permeable pole cores and the rotor 20 magnetic poles contains FIGS. 2A and 2B two examples of the Rotor design Fig. 3 three-phase radial design
  • each stator contains 24 electromagnetic poles with magnetically permeable pole cores, which are distributed in sections at the same distance as the rotor poles, and the rotor contains 26 magnetic poles.
  • 4A to 4F the designs of the stators containing magnetically permeable pole cores.
  • FIGS. 5A and 5B the design of magnetically permeable pole cores from the group of electromagnetic poles, in which the shape of the pole cores changes so that the difference between the magnetic phase of the rotor and 6A to 6E transitions between adjacent stator groups
  • each stator 21 containing uniformly distributed electromagnetic poles without magnetically permeable poles and the 8 contains a three-phase radial design, each stator containing 18 uniformly distributed electromagnetic poles with magnetically permeable pole cores and the rotor containing 16 magnetic poles and the stators being rotated relative to one another by 4 rotor poles.
  • the number of rotor poles adjacent to the magnetic gap with an individual stator (M) is the same for the two stators.
  • Those versions stand out particularly in which the individual rotor pole 4 borders on both magnetic gaps and the rotor, with the exception of the poles, contains no magnetically permeable or electrically conductive parts. In such cases, energy losses in the rotor caused by the changing magnetic fields can be minimal.
  • the magnetic poles can be exploited best because the magnetic voltage required to generate the magnetic flux of the rotor poles is the smallest.
  • the forces on the individual rotor pole that do not contribute to the output torque can best be compensated in such cases.
  • the torque that acts on the individual rotor pole and causes bending stresses in the rotor can be minimal.
  • the rotor in some versions contains a magnetically permeable yoke 11, on which the magnetic poles are fastened from both sides.
  • the mass of the rotor is usually larger than that of a rotor without a yoke, which also results in a larger moment of inertia and a larger heat capacity.
  • Such designs use the magnetic poles somewhat poorly because magnetic flux is closed on one side by the yoke. This and the larger rotor mass result in a slightly smaller specific torque; due to additional energy losses in the yoke, energy losses in the rotor caused by the changing magnetic fields also increase.
  • the magnetic poles of the rotor are preferably distributed such that the positions of the poles on both sides of the yoke match.
  • the rotor movement can be tilted, which results in smaller torque unevenness and more sinusoidal induced voltage in stator windings, but the greater the tilt, the smaller the torque that can be achieved.
  • the cogging torque also decreases in the versions which contain magnetically permeable stator poles.
  • Permanent magnets are preferably used as magnetic poles, with the highest specific torque using magnetic materials based on rare earths can be achieved.
  • Single or multi-pole permanent magnets are used, which preferably have a rectangular shape or are mutually identical segments.
  • the magnets are usually best used when the part they occupy is seventy to eighty-five percent of the circumference of the area adjacent to the magnet gap with an individual stator.
  • the rotor is preferably constructed from magnetic poles 4, which are connected via their sides not adjoining the magnetic gap with stators to the elements 10 made of magnetically non-permeable and electrically non-conductive material, preferably polymers or ceramics.
  • the polymers are preferably reinforced by fillers which improve their mechanical properties and rigidity of the rotor, which contributes to quieter running. Filler can also improve the thermal properties of the rotor and adjust the coefficient of thermal expansion. This is preferably adapted so that the ratio of the two magnetic gap widths is approximately maintained when the temperature changes in the motor.
  • the part of the rotor which contains the magnetic poles is preferably connected to the shaft with the same material or to the parts which are used for connection to the shaft.
  • the rotor is preferably manufactured in such a way that the magnetic poles are distributed accordingly and cast with binding material.
  • the connection to the shaft is also established at the same time.
  • the magnets are usually completely cast in, which protects them from corrosion and mechanical damage and also prevents crumbling. For good heat dissipation, it is important that the layer of binding material on the magnetic pole surfaces that adjoin the magnetic gap enables good heat permeability and good heat transfer.
  • a part of the winding 8 belongs to the electromagnetic pole of the phase to which it belongs.
  • each electromagnetic pole of the stator group has its own turn, which belongs entirely to it, because such turns have the smallest dimensions and the smallest electrical resistance and also enable the highest turn filling factors and the highest heat permeability between the turns and the housing.
  • the winding of the stator group can also be carried out in such a way that the center points of the windings, which belong to the individual electromagnetic pole of the group, only coincide with its position with every second electromagnetic pole.
  • the stator group preferably contains an even number of electromagnetic poles.
  • the winding of the stator group can also be designed as a meander winding, whereby the group preferably contains an even number of electromagnetic poles.
  • the stator poles can be distributed evenly.
  • the layer spacing of adjacent electromagnetic poles of the same stator group is the same as that of the adjacent electromagnetic poles belonging to different stator groups.
  • the discrepancy between the magnetic phase of the rotor and the electrical phase of the stator becomes ever greater on the transitions between the stator groups.
  • the phase difference between the magnetic and electrical phases is different for each electromagnetic pole of the stator group, so the windings of all the electromagnetic poles of individual stator groups are preferably connected in series, thus preventing the equalizing currents between individual electromagnetic poles and achieving a more sinusoidal curve of the induced voltage in windings.
  • An example of such an embodiment is shown in Figure 1.
  • the electromagnetic poles can be distributed in such a way that the layer spacing of adjacent electromagnetic poles which belong to the same stator group 14 is equal to the average layer spacing of the rotor poles and is smaller than the layer spacing of adjacent electromagnetic poles which belong to different stator groups 12, 13.
  • Figure 3 Because of the smallest average absolute phase difference between the magnetic phase of the rotor and the electrical phase of the stator, the highest specific torques can be achieved with such stator designs.
  • stator contains electromagnetic poles with magnetically permeable pole cores
  • such a stator design has a larger cogging torque and a more trapezoidal shape of the induced voltage in the winding than a stator design with uniformly distributed electromagnetic poles. Both can be reduced in part by periodically changing the layer spacing of the rotor poles. The period of change is preferably the same as the number of rotor poles.
  • the electromagnetic poles of individual stator groups can be distributed evenly so that the number of opposing rotor poles is one third of the rotor pole larger than the number of electromagnet poles of the stator group.
  • the layer spacing of neighboring electromagnetic poles, the different stator groups are by (n - 1) / F of the average layer spacing of the rotor poles larger than the layer spacing of neighboring electromagnetic poles belonging to the same stator group.
  • stator has two variants with regard to the magnetic properties of the stator poles.
  • the stator poles contain magnetically permeable pole cores 9.
  • the pole cores are separated from the rotor poles by a magnetic gap which is narrow in comparison with the dimension of the rotor pole in the direction of the rotor movement and is preferably the same for all stator poles.
  • the poles in the vicinity of the magnetic gap widen at least in a direction that is approximately rectangular to the direction of the magnetic field in the magnetic gap, preferably in a direction parallel to the rotor movement. This increases the magnetic flux through the pole, which leads to better utilization of the core material and the current conductors. At the same time, the demagnetizing forces and changing magnetic fields in the rotor poles decrease.
  • the expanded pole consists of a head 16 and a shaft 15, which preferably has parallel sides.
  • the heads of the neighboring poles preferably do not touch.
  • the gap between adjacent heads is preferably larger than the width of the magnetic gap between the pole and the rotor poles.
  • the width of the magnetic gap at the edges of the pole core increases, which reduces the cogging torque and the proportion of the higher harmonic frequencies of the changing magnetic fields in the rotor poles.
  • the greater part of the magnetic flux flows through the pole.
  • Variants that contain magnetically permeable poles are mainly characterized by a higher specific torque, better utilization of the magnetic poles of the rotor, smaller changeable magnetic fields in the windings, better utilization of the current conductors and usually also by higher thermal permeability between the windings and the housing.
  • Magnetically permeable poles preferably have a large magnetic permeability, high saturation induction, small magnetic reversal losses and low electrical conductivity.
  • Polkeme are preferably mutually electrical insulated lamellae made of magnetically permeable sheet or film or of magnetically permeable particles or magnetically permeable ferrite cast in the electrically non-conductive material. If the material of the pole cores has anisotropic magnetic properties, the direction with optimal magnetic properties preferably coincides with the direction of the magnetic field in the core shaft 15.
  • the poles 9 are preferably produced in one piece with an associated part of the magnetically permeable stator yoke 6, but can also be produced as independent elements and attached to the stator yoke. The designs that contain part of the stator yoke usually have higher thermal permeability between the windings and the housing.
  • Figures 4A to 4F illustrate some versions of the stators with magnetically permeable pole cores.
  • the stator is made up of elements which contain the pole core and part of the stator yoke, via which magnetic flux is closed between adjacent pole cores. composed. Electrically insulating gaps 17, which separate neighboring poles from one another, are narrow, so that the magnetic voltage drop is small. With a larger gap area, the magnetic voltage drop at gap 17 is reduced, which is why adjacent elements are preferably separated by oblique gaps, which is shown in Figure 4A.
  • the gaps are preferably filled with an electrically non-conductive, highly heat-permeable binder which electrically insulates the adjacent stator elements, increases the rigidity of the rotor and dampens acoustic vibrations.
  • the individual stator element contains several poles and the part of the stator yoke that connects them. If both electromagnetic poles belong to the same electrical phase in the design in Fig. 4C, the smallest transformer coupling between the windings of different electrical phases is shown.
  • pole cores are produced as independent elements and glued to the stator yoke or with the aid of Pins and grooves attached to the stator yoke. With such designs, it is possible to manufacture the pole turn as an independent part that is placed on the pole core when the stator is assembled.
  • the materials with anisotropic magnetic properties allow for smaller energy losses in magnetically permeable materials Stator.
  • the shape of the poles of individual stator groups can change so that the difference between the magnetic phase of the rotor and the electrical phase of the stator is reduced. This increases the specific torque, but also increases the cogging torque.
  • Electromagnetic poles closer to the transitions between adjacent stator groups typically have asymmetrical pole core heads in such designs, which are also offset by a larger dimension 18 with respect to the core shaft, as shown in Figures 5A and 5B.
  • Neighboring electromagnetic poles belonging to stator groups is larger than that between adjacent electromagnetic poles of the same stator group, can contain poles 19 with magnetically permeable pole cores which do not belong to any electrical phase and are located between the stator groups. This reduces the changes in the magnetic field at the transitions between adjacent stator groups, which can also be achieved by shaping the pole core heads of neighboring electromagnetic poles, which belong to different stator groups, 12, 13 in such a way that the magnetic gap area with the rotor poles at the transitions between neighboring Statorgmppen enlarged. Some examples of the transitions between adjacent stator groups are shown in Figures 6 A to 6E. In the second variant, all stator poles are also electromagnetic poles and do not contain any magnetically permeable parts.
  • the electromagnetic pole can contain a winding carrier 20, which preferably consists of electrically non-conductive material. Magnetic flux of the electromagnetic pole runs predominantly through the pole turn, which is mainly in the magnetic gap between the rotor and the magnetically permeable stator yoke 6. For this reason, the windings are designed in such a way that the eddy current losses are kept small.
  • the second stator variant is mainly characterized by a negligible cogging torque, absence of magnetic reversal velocities in the pole cores, small changeable magnetic fields in the rotor poles and very simple pole manufacture. Due to the better utilization of the magnetic poles of the rotor, higher specific torques can be achieved with a smaller number of stator groups whose electromagnetic poles belong to the same electrical phase (G).
  • stator poles With a larger number of stator poles magnetic flux of the individual electromagnetic pole is smaller, which is why the magnetically permeable stator yoke 6 can have a smaller average.
  • the magnetic poles of the rotor are exposed to smaller demagnetizing forces because the part of the turn that belongs to the individual electromagnetic pole is smaller.
  • the larger the number of stator poles the greater the thermal permeability between the windings and the housing.
  • the number of rotor poles preferably differs only slightly from the number of stator poles, energy losses caused by changing magnetic fields are greater with a larger number of stator poles, which is particularly true of the variants which contain magnetically permeable stator pole cores.
  • the cogging torque is proportional to the quotient between the number of stator groups whose electromagnetic poles belong to the same electrical phase (G) and the number of electromagnetic poles of the stator (E).
  • the stator should therefore preferably contain a large number of electromagnetic poles, which are distributed in a few stator groups.
  • the cogging torque can also be reduced by periodically changing layer spacing of the rotor poles.
  • the cogging torque can also be reduced by an inclination of the stator poles in relation to the rotor poles in the direction of the rotor movement, although this method is impractical for stators which consist of individual poles.
  • the stator preferably consists of the same elements, which contain one or more poles and the part through which magnetic flux closes between adjacent poles. In the case of versions with a higher number of elements, smaller mechanical stresses caused by temperature changes and usually smaller acoustic vibrations occur. The highest winding filling factors and winding densities can be achieved with stators consisting of individual poles, where each pole is wound separately.
  • stator yoke 6 can be interrupted between the stator groups, whereby a smaller transformer coupling is achieved between the turns of individual phases, although this normally reduces the specific torque and increases the cogging torque.
  • the stator or its elements are glued to the housing in an electrically insulating manner or fastened with mechanical fastening elements. Contacts between the stator and the housing preferably have good thermal permeability.
  • the number of stator groups of the individual stator whose electromagnetic poles belong to the same electrical phase, (G), is preferably equal to one or two.
  • the number of poles and the pole distribution are preferably identical in both stators.
  • the electromagnetic poles of both stators are preferably electromagnetically equivalent.
  • the stators are arranged with respect to the magnetic poles of the rotor so that the average phase of the turn of the individual electrical phase is approximately synchronous for both stators.
  • the turn of the individual phase preferably forms one or more partial turns connected in parallel. All of the electromagnetic poles of individual stator groups preferably belong to the same partial turn.
  • individual partial windings preferably contain the same number of electromagnetic poles of both stators, with which the equalizing currents between the partial windings are combated, especially when the electromagnetic poles of both stators are not magnetically equivalent.
  • the stator is designed in a rotary manner with more than one stator group of the individual phase, the entire center of gravity of the pole positions of all the electromagnetic poles which belong to the same partial turn preferably coincides with the rotor shaft. In this way, the bending load on the rotor shaft can be kept small even in the event of the failure of a partial turn or the entire turn of a phase. If both stators have the same number of poles and pole distribution and the positions of the
  • the construction has several variants with respect to mutual displacement of the electromagnetic poles of the first and second stator.
  • the stators are mutually offset in the direction of the rotor movement by at most GI (2E) of the layer spacing of the adjacent rotor poles.
  • Individual partial turns preferably contain the same number of opposing electromagnetic poles of the first and second stator.
  • the stators are not offset from one another, the highest torque can be achieved.
  • the cogging torque can normally be reduced by mutually displacing the stators by GI (2E) of the layer spacing of the adjacent rotor poles and a sinusoidal voltage profile in the windings can be achieved.
  • the stators are mutually offset in the direction of the rotor movement by an integer number of rotor poles, preferably by the integer number of rotor poles closest to the quotient MI (IG). If the stators are offset by an odd number of rotor poles, the polarity of the turns will be reversed by one of the two stators.
  • the highest specific torques can be achieved with these design variants because the demagnetizing forces on the rotor poles are smallest.
  • a smaller amplitude of the variable magnetic field in the rotor poles and a smaller proportion of the higher harmonic frequencies compared to the first variant enable smaller energy losses in the rotor.
  • the bending loads on the rotor and the excitation forces on the rotor poles, which cause the rotor to vibrate are large in comparison with the first variant, as is the phase coupling between the turns. In the case of stators with only one stator group of the individual phase, this variant has a large bending load on the rotor shaft.
  • the number of rotor poles and the number of stator poles are preferably selected so that the opposing electromagnetic poles of the two stators are offset by half the layer spacing of the adjacent stator poles. In this case, the demagnetizing forces and the changing magnetic fields in the magnetic poles are lowest.
  • the cogging torque is the lowest when the stator poles are mutually offset by 1 / (2F) of the average layer spacing of the adjacent rotor poles and the layer spacing of the rotor poles changes periodically by ⁇ 1 / (8F) of the average layer spacing of the neighboring rotor poles.
  • the housing of the motor is preferably made of metal. In doing so Aluminum and magnesium alloys preferred. Channels for liquid or gaseous coolant can be integrated in the motor housing, the channels preferably running parallel to surfaces through which the stators are connected to the housing. When the construction is made radially, the magnetic poles become radial
  • the part of the rotor that contains the magnetic poles is usually ring-shaped and is placed radially between the two stators.
  • the magnetic poles are oriented parallel to the rotor shaft.
  • the part of the rotor that contains the magnetic poles is usually in the form of a disk.
  • the magnetic poles are oriented rectangular to the direction of the rotor movement.
  • the configuration with two stators has a smaller proportion of the magnetic flux which parasitically closes between adjacent electromagnetic poles, compared to those which contain only one stator, which also leads to better utilization of the magnetic poles at higher torques.
  • two-stator In general, two-stator
  • Constructions higher specific torques can be achieved than with one-way.
  • a small difference between the number of rotor poles and the number of stator poles ensures that even with stators with magnetically permeable pole cores, the cogging torque and the torque unevenness can be kept small. Because of this and because of a good balance of the mechanical forces, the construction described runs very smoothly.
  • the individual stator is subjected to less mechanical stress with a two-stator design than with a single-stator design.
  • the bending loads on the rotor and the rotor shaft can be significantly smaller than in constructions with only one stator. Constructions with two stators ensure a significantly better one
  • Thermal permeability between the windings and the housing as constructions with similar capabilities that contain only one stator Due to increased electrical resistance of the stator windings and smaller magnetic energy of the magnetic poles at higher temperatures, an increase in temperature in the motor has a negative effect on the motor capabilities. Thanks to better heat dissipation, the temperature of the motor can be kept lower in the described construction than in the conventional construction with a stator, which leads to lighter and more powerful motors which are still particularly suitable for direct drive of vehicles.

Abstract

The invention relates to a synchronous electromechanical transformer that can be used as a multi-phase motor and generator, has a high specific torque, a small or negligible stop moment, a small moment irregularity, can be quietly operated, and has good heat permeability between the windings and the housing. It contains a rotor having uniformly distributed magnetic poles (4), and two stators (2) with concentrated windings (8) of at least two electrical phases. The individual stator contains the same number of similarly arranged electromagnetic poles (9) of each of at least two electrical phases arranged in related groups (7) of at least two electromagnetic poles of the same electric phase. The stator poles (9) can contain magnetically permeable polar cores and can be uniformly or non-uniformly distributed. The number of electromagnetic poles of the stator differs from that of the rotor by the product between the number of stator groups (7), the electromagnetic poles of said stator groups pertaining to the same electrical phases, and a natural number that is not a multiple of the number of electrical phases. A radial, axial and linear embodiment of the transformer is possible.

Description

SYNCHRONER ELEKTROMECHANISCHER UMFORMER SYNCHRONOUS ELECTROMECHANICAL TRANSFORMER
TECHNISCHES FELD Die Erfindung bezieht sich auf einen synchronen elektromechanischen Umformer. Es kann nach der internationalen Klassifikation in H02K16/04, H02K21/12, H02K26 und HO 2K 1/06 eingeordnet werden. Die Erfindung löst das Problem der Konstruktion eines mehrphasigen synchronen elektromechanischen Umformers mit konzentrierten Windungen, der ein großes Drehmoment, ein sehr kleines oder vernachlässigbares Rastmoment, eine kleineTECHNICAL FIELD The invention relates to a synchronous electromechanical converter. It can be classified according to the international classification in H02K16 / 04, H02K21 / 12, H02K26 and HO 2K 1/06. The invention solves the problem of designing a multi-phase synchronous electromechanical converter with concentrated windings, which has a large torque, a very small or negligible cogging torque, a small one
Momentungleichmäßigkeit, minimales Trägheitsmoment, kleine Vibrationen und großeTorque unevenness, minimal moment of inertia, small vibrations and large ones
Wärmedurchlässigkeit zwischen den Windungen und dem Gehäuse hat.Has heat permeability between the turns and the housing.
STAND DER TECHNIK Nach den meisten bekannten Lösungen enthalten die Elektromagnetpole magnetisch permeable Polkerne. Um ein kleines Rastmoment zu erzielen, unterscheiden sich die Elektromagnetpolzahl und die Magnetpolzahl voneinander. In Bezug auf die Konstruktion des Elektromagnetteiles können die Lösungen in drei Gruppen eingeteilt werden. Die erste Gruppe enthält die Lösungen mit je einem Rotor und einem Stator, die sowohl in den Patentschriften EP0094978, EP0216202, EP0291219, EP0295718, DE10049883, WO2004006415, DE10322018 und ähnlichen beschrieben sind, die die Konstruktionen mit ungefähr gleichmäßig verteilten Elektromagnetpolen behandeln als auch in der Patentschrift EP0454183, wo die Elektromagnetpole abschnittlich in gleichem Abstand wie Rotorpole verteilt sind. Die Lösungen mit einem Stator haben im Vergleich mit denen mit zwei Statoren deutlich schlechtere Wärmedurchlässigkeit zwischen den Statorwindungen und dem Gehäuse, große mechanischen Biegebelastungen des Rotors, größere hervorgerufene Rotorschwingungen und schlechtere Ausnutzung der Magnetpole des Rotors. Wegen größeren Parasitmagnetflußes zwischen benachbarten Elektromagnetpolen haben die Lösungen mit einem Stator und einem Rotor ein kleineres spezifisches Drehmoment. In zweiter Gruppe sind die Lösungen mit zwei Rotoren und einem Stator. Einige Ausführungen sind in WO03103114, US6664692 und ähnlichen beschrieben. Die Ausführungen, bei denen sich der Stator zwischen zwei Rotoren befindet, haben oft eine kleinere mechanische Starrheit der Verbindung zwischen dem Stator und dem Gehäuse. In der dritten Gruppe befinden sich die Lösungen mit einem Rotor und zwei Statoren. Eine derartige Ausführung wird in der Patentschrift CA2341272 beschrieben. Ihre Schwäche liegt in der komplexen Rotorstruktur, die für die Fertigung aufwendig ist. Die Patentschrift DE19856647 beschreibt eine andere Ausführung, bei der die Magnete auf einem magnetisch permeablen Rotorjoch befestigt sind. Die Ausführung leidet unter zusätzlichen Energieverlusten im Rotorjoch, etwas geringerem spezifischem Drehmoment und nicht optimaler Ausnutzung der Magnetpole. Die Rotor- und die Statorpolzahl stehen im Verhältnis 4 : 3, deswegen hat die Ausführung ein mäßiges Rastmoment und Gleichlauf. In Fällen mit höheren Polzahlen sind durch veränderliche Magnetfelder verursachte Verluste größer als in Fällen, wo sich die Rotorpolzahl von der Statorpolzahl nur wenig unterscheidet. Die Phasenkopplung ist groß, weil die benachbarten Elektromagnetpole zu verschiedenen elektrischen Phasen gehören. In der Patentschrift CA2444759 wird eine axiale Konstruktion mit dem Verhältnis der Rotor- und Statorpolzahl von 8 : 6 beschrieben, wobei die Statoren gegeneinander verdreht sind. Dadurch verkleinert sich das Rastmoment ein wenig, die Biegebelastungen des Rotors nehmen dagegen zu. Die Eigenschaften, die durch das Polzahl Verhältnis bestimmt werden verhalten sich gleich wie bei der Ausführung nach DE 19856647. In der Patentschrift US5751089 wird eine zweiphasige Konstruktion mit gleichmäßig verteilten Stator- und Rotorpolen, deren Zahl gleich ist, beschrieben. Beide Statoren sind gegeneinander um einen halben Pol versetzt. Diese Konstruktion hat ein relativ großes Rastmoment. Dieselbe Schrift beschreibt auch die Lösung mit einer beliebigen geraden Phasenzahl, wobei mit steigender Phasenzahl das Rastmoment vermindert werden kann. Diese Lösung ist aber unpraktisch, weil vier- und mehrphasige Motorsteuerungen nicht sehr verbreitet sind.PRIOR ART According to most known solutions, the electromagnetic poles contain magnetically permeable pole cores. In order to achieve a small cogging torque, the number of electromagnetic poles and the number of magnetic poles differ from one another. With regard to the design of the electromagnetic part, the solutions can be divided into three groups. The first group contains the solutions, each with a rotor and a stator, which are described both in the patents EP0094978, EP0216202, EP0291219, EP0295718, DE10049883, WO2004006415, DE10322018 and the like, which treat the designs with approximately evenly distributed electromagnetic poles and in that Patent EP0454183, where the electromagnetic poles are distributed in sections at the same distance as rotor poles. Compared to those with two stators, the solutions with one stator have significantly poorer thermal permeability between the stator windings and the housing, large mechanical bending loads on the rotor, greater induced rotor vibrations and poorer utilization of the magnetic poles of the rotor. Because of a larger parasite magnetic flux between adjacent electromagnetic poles, the solutions with a stator and a rotor have a smaller specific torque. In the second group are the solutions with two rotors and one stator. Some designs are described in WO03103114, US6664692 and the like. The designs in which the stator is located between two rotors often have a lower mechanical rigidity in the connection between the Stator and the housing. The third group contains the solutions with one rotor and two stators. Such an embodiment is described in the patent specification CA2341272. Its weakness lies in the complex rotor structure, which is expensive to manufacture. The patent DE19856647 describes another embodiment in which the magnets are attached to a magnetically permeable rotor yoke. The design suffers from additional energy losses in the rotor yoke, somewhat lower specific torque and less than optimal use of the magnetic poles. The rotor and stator pole numbers are in a ratio of 4: 3, which is why the design has a moderate cogging torque and synchronism. In cases with higher numbers of poles, losses caused by changing magnetic fields are greater than in cases where the number of rotor poles differs only slightly from the number of stator poles. The phase coupling is large because the neighboring electromagnetic poles belong to different electrical phases. Patent specification CA2444759 describes an axial construction with the ratio of the rotor and stator pole number of 8: 6, the stators being rotated relative to one another. As a result, the cogging torque is reduced a little, while the bending loads on the rotor increase. The properties which are determined by the pole number ratio behave in the same way as in the embodiment according to DE 19856647. The patent specification US5751089 describes a two-phase construction with uniformly distributed stator and rotor poles, the number of which is the same. Both stators are offset from each other by half a pole. This construction has a relatively large cogging torque. The same document also describes the solution with an arbitrary even number of phases, the cogging torque being able to be reduced with an increasing number of phases. However, this solution is impractical because four-phase and multi-phase motor controls are not very common.
TECHNISCHE LÖSUNG In der Erfindung wird eine Konstruktion mit zwei Statoren und einem Rotor, der sich zwischen den beiden Statoren befindet, vorgeschlagen. Die Konstruktion hat in Bezug auf die Form und gegenseitige Lage von Rotor und Statoren radiale, axiale und lineareTECHNICAL SOLUTION In the invention, a construction with two stators and a rotor located between the two stators is proposed. The design is radial, axial and linear in relation to the shape and mutual position of the rotor and stators
Ausführung. Bei einigen Ausführungen enthalten die Elektromagnetpole magnetisch permeable Polkerne. Synchroner elektromechanischer Umformer, weiter als Motor bezeichnet, kann als mehrphasiger Motor und Generator eingesetzt werden. Er funktioniert mit elektrischen Mehrphasensystemen, bei denen die Phasendifferenz zwischen benachbarten Pseudophasen 180°, dividiert durch die Phasenzahl, beträgt, was auch das normale Dreiphasensystem und das Zweiphasensystem mit um 90° versetzten Phasen umfasst. Der elektromagnetische Teil enthält zwei Statoren 2 und einen Rotor 1, der sich zwischen den beiden Statoren befindet und kann sich in Bezug auf diese bewegen. Die Statoren sind starr mit dem Gehäuse verbunden oder sind selbst ein Teil des Gehäuses. Der Rotor enthält ungefähr gleichmäßig verteilte, alternierend orientierte Magnetpole 4. Die Magnetpole sind ungefähr parallel zur Richtung, die rechteckig zu grenzender Fläche mit dem Magnetspalt zwischen den Magnetpolen und individuellem Stator steht, orientiert. Der Stator enthält gegen den Rotor gerichtete Pole 5 und einen oder mehr magnetisch permeable Teile 6, durch die sich der magnetische Fluß zwischen benachbarten Polen auf der Seite schließt, die nicht an den Magnetspalt mit dem Rotor grenzt. Der Stator enthält die gleiche Zahl von gleich angeordneten Elektromagnetpolen jeder von mindestens zwei elektrischen Phasen, die in zusammenhängenden Gruppen 7 von mindestens zwei Elektromagnetpolen angeordnet sind, wobei alle Elektromagnetpole der individuellen Gruppe derselben elektrischen Phase angehören und die benachbarten Elektromagnetpole derselben Gruppe elektrisch um 180° versetzt sind. Die Zahl der Rotorpole, die an den Magnetspalt mit individuellem Stator grenzen, (M), unterscheidet sich von der Zahl der Elektromagnetpole des Stators (E) ums Produkt zwischen der Zahl von Statorgruppen, deren Elektromagnetpole derselben elektrischen Phase angehören, (G), und einer Naturzahl ( ), die nicht das Vielfache von der elektrischen Phasenzahl (F) ist, M = E ± nG. Um die durchschnittliche elektrische Phase und die durchschnittliche magnetische Phase im Bereich der individuellen Statorgruppe abzustimmen, werden die benachbarten Elektromagnetpole, die zu verschiedenen Statorgruppen gehören, elektrisch um 180° + sgn( - E) (180° / F) n versetzt. Die Zahl n ist vorzugsweise gleich eins, weil in dem Fall die durchschnittliche absolute Phasendifferenz zwischen der magnetischen Phase des Rotors und der elektrischen Phase des Stators am kleinsten sein kann. Die Magnetpole des Rotors können bei den Statoren, die Gruppen mit größeren Elektromagnetpolzahlen enthalten, besser ausgenutzt werden. Wenn der Stator bei rotatorischer Ausführung mehr als eine Statorgruppe der individuellen Phase enthält, stimmt der Gesamtschwerpunkt der Lagen von Elektromagnetpolen, die derselben Phase angehören, vorzugsweise mit der Rotorachse überein. Bei rotatorischen Ausführungen ist die Zahl der Rotorpole, die an den Magnetspalt mit individuellem Stator grenzen, (M), eine gerade Zahl.Execution. In some designs, the electromagnetic poles contain magnetically permeable pole cores. Synchronous electromechanical converter, further referred to as a motor, can be used as multi-phase motor and generator can be used. It works with electrical multiphase systems in which the phase difference between adjacent pseudophases is 180 ° divided by the number of phases, which also includes the normal three-phase system and the two-phase system with phases offset by 90 °. The electromagnetic part contains two stators 2 and a rotor 1, which is located between the two stators and can move with respect to them. The stators are rigidly connected to the housing or are themselves part of the housing. The rotor contains approximately evenly distributed, alternately oriented magnetic poles 4. The magnetic poles are oriented approximately parallel to the direction which is rectangular with the magnetic gap between the magnetic poles and the individual stator. The stator contains poles 5 directed against the rotor and one or more magnetically permeable parts 6, through which the magnetic flux between adjacent poles closes on the side that does not adjoin the magnetic gap with the rotor. The stator contains the same number of identically arranged electromagnetic poles each of at least two electrical phases, which are arranged in contiguous groups 7 of at least two electromagnetic poles, all of the electromagnetic poles belonging to the individual group belonging to the same electrical phase and the adjacent electromagnetic poles of the same group being electrically offset by 180 ° are. The number of rotor poles that adjoin the magnetic gap with an individual stator (M) differs from the number of electromagnetic poles of the stator (E) by the product between the number of stator groups whose electromagnetic poles belong to the same electrical phase, (G), and a natural number () that is not a multiple of the electrical phase number (F), M = E ± nG. In order to match the average electrical phase and the average magnetic phase in the area of the individual stator group, the adjacent electromagnetic poles belonging to different stator groups are electrically offset by 180 ° + sgn (- E) (180 ° / F) n. The number n is preferably equal to one, because in this case the average absolute phase difference between the magnetic phase of the rotor and the electrical phase of the stator can be smallest. The magnetic poles of the rotor can be better used in stators that contain groups with larger numbers of electromagnetic poles. If the stator in the rotary design contains more than one stator group of the individual phase, the overall center of gravity of the positions of electromagnetic poles which belong to the same phase preferably coincides with the rotor axis. For rotary versions the number of rotor poles that border the magnetic gap with an individual stator (M), an even number.
KURZE BILDERBESCHREIBUNG Die Konstruktion wird mit Hilfe einiger Beispiele und Bilder näher erläutert, und zwar: Fig. 1 dreiphasige radiale Ausführung, wobei jeder Stator 18 gleichmäßig verteilte Elektromagnetpole mit magnetisch permeablen Polkernen enthält und der Rotor 20 Magnetpole enthält Fig. 2A und 2B zwei Beispiele der Rotorausführung Fig. 3 dreiphasige radiale Ausführung, wobei jeder Stator 24 Elektromagnetpole mit magnetisch permeablen Polkernen enthält, die abschnittlich in dem selben Abstand wie die Rotorpole verteilt sind, und der Rotor 26 Magnetpole enthält. Fig. 4A bis 4F die Ausführungen der Statoren, die magnetisch permeable Polkerne enthalten Fig. 5A und 5B die Ausführung von magnetisch permeablen Polkernen der Gruppe von Elektromagnetpolen, bei der sich die Form der Polkerne so verändert, dass die Differenz zwischen magnetischer Phase des Rotors und elektrischer Phase des Stators verkleinert wird Fig. 6A bis 6E Übergänge zwischen benachbarten Statorgruppen dieBRIEF IMAGE DESCRIPTION The construction is explained in more detail with the aid of a few examples and images, namely: FIG. 1 three-phase radial design, each stator 18 containing uniformly distributed electromagnetic poles with magnetically permeable pole cores and the rotor 20 magnetic poles contains FIGS. 2A and 2B two examples of the Rotor design Fig. 3 three-phase radial design, each stator contains 24 electromagnetic poles with magnetically permeable pole cores, which are distributed in sections at the same distance as the rotor poles, and the rotor contains 26 magnetic poles. 4A to 4F the designs of the stators containing magnetically permeable pole cores. FIGS. 5A and 5B the design of magnetically permeable pole cores from the group of electromagnetic poles, in which the shape of the pole cores changes so that the difference between the magnetic phase of the rotor and 6A to 6E transitions between adjacent stator groups
Elektromagnetpole mit magnetisch permeablen Polkernen enthalten, wobei der Abstand zwischen benachbarten Elektromagnetpolen, die verschiedenen Statorgruppen angehören, größer ist als der Abstand der benachbarten Elektromagnetpole derselben Statorgruppe Fig. 7 dreiphasige radiale Ausführung, wobei jeder Stator 21 gleichmäßig verteilte Elektromagnetpole ohne magnetisch permeable Polkeme enthält und der Rotor 20 Magnetpole enthält Fig. 8 dreiphasige radiale Ausführung, wobei jeder Stator 18 gleichmäßig verteilte Elektromagnetpole mit magnetisch permeablen Polkemen enthält und der Rotor 16 Magnetpole enthält und die Statore gegeneinander um 4 Rotorpole verdreht sind.Contain electromagnetic poles with magnetically permeable pole cores, the distance between adjacent electromagnetic poles belonging to different stator groups being greater than the distance between the adjacent electromagnetic poles of the same stator group Fig. 7 three-phase radial design, each stator 21 containing uniformly distributed electromagnetic poles without magnetically permeable poles and the 8 contains a three-phase radial design, each stator containing 18 uniformly distributed electromagnetic poles with magnetically permeable pole cores and the rotor containing 16 magnetic poles and the stators being rotated relative to one another by 4 rotor poles.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG Die Zahl der Rotorpole, die an den Magnetspalt mit individuellem Stator grenzen, (M), ist bei den beiden Statoren gleich. Es zeichnen sich besonders jene Ausführungen aus, bei welchen der individuelle Rotorpol 4 an beide Magnetspalten grenzt und der Rotor mit Ausnahme der Pole keine magnetisch permeablen oder elektrisch leitenden Teile enthält. Durch die veränderlichen Magnetfelder verursachte Energieverluste im Rotor können in solchen Fällen minimal sein. Die Magnetpole können am besten ausgenutzt werden, weil die notwendige magnetische Spannung zur Erzeugung des magnetischen Flußes der Rotorpole am kleinsten ist. Die Kräfte auf individuellem Rotorpol, die nicht zum Ausgangsmoment beitragen, können in solchen Fällen am besten kompensiert werden. Gleichzeitig kann auch das Drehmoment, das auf den individuellen Rotorpol wirkt und Biegespannungen im Rotor verursacht, minimal sein. Um mechanische Starrheit zu steigern und magnetischen Fluß zwischen benachbartenDESCRIPTION OF THE INVENTION The number of rotor poles adjacent to the magnetic gap with an individual stator (M) is the same for the two stators. Those versions stand out particularly in which the individual rotor pole 4 borders on both magnetic gaps and the rotor, with the exception of the poles, contains no magnetically permeable or electrically conductive parts. In such cases, energy losses in the rotor caused by the changing magnetic fields can be minimal. The magnetic poles can be exploited best because the magnetic voltage required to generate the magnetic flux of the rotor poles is the smallest. The forces on the individual rotor pole that do not contribute to the output torque can best be compensated in such cases. At the same time, the torque that acts on the individual rotor pole and causes bending stresses in the rotor can be minimal. To increase mechanical rigidity and magnetic flux between neighboring ones
Rotorpolen zu schließen, enthält der Rotor bei einigen Ausführungen ein magnetisch permeables Joch 11, auf welchem von beiden Seiten die Magnetpole befestigt sind. Gewöhnlich ist die Masse des Rotors größer als bei einem Rotor ohne Joch, was auch in einem größeren Trägheitsmoment und einer größeren Wärmekapazität resultiert. Solche Ausführungen nutzen die Magnetpole etwas schlechter aus, weil magnetischer Fluß auf einer Seite durch das Joch geschlossen wird. Das und die größere Rotormasse haben ein etwas kleineres spezifisches Drehmoment zur Folge, wegen zusätzlicher Energieverluste im Joch steigen auch durch die veränderlichen Magnetfelder verursachte Energieverluste im Rotor. Die Magnetpole des Rotors sind vorzugsweise so verteilt, dass die Lagen von Polen auf beiden Seiten des Jochs übereinstimmen. Damit können die Kräfte und Momente, die auf einem Abschnitt des Rotors wirken und nicht zum Ausgangsmoment beitragen, am besten kompensiert werden. Gleichzeitig wird vorgezogen, dass ausgeglichene Magnetpole auf beiden Seiten des Rotors gleichsinnig orientiert sind, weswegen die Magnetpole besser ausgenutzt werden und leichter zu magnetisieren sind. Die Magnetpole können in Bezug auf die Elektromagnetpole in der Richtung derTo close the rotor poles, the rotor in some versions contains a magnetically permeable yoke 11, on which the magnetic poles are fastened from both sides. The mass of the rotor is usually larger than that of a rotor without a yoke, which also results in a larger moment of inertia and a larger heat capacity. Such designs use the magnetic poles somewhat poorly because magnetic flux is closed on one side by the yoke. This and the larger rotor mass result in a slightly smaller specific torque; due to additional energy losses in the yoke, energy losses in the rotor caused by the changing magnetic fields also increase. The magnetic poles of the rotor are preferably distributed such that the positions of the poles on both sides of the yoke match. This is the best way to compensate for the forces and moments that act on a section of the rotor and do not contribute to the output torque. At the same time, it is preferred that balanced magnetic poles on both sides of the rotor are oriented in the same direction, which is why the magnetic poles are better utilized and are easier to magnetize. The magnetic poles can be in relation to the electromagnetic poles in the direction of
Rotorbewegung geneigt werden, womit kleinere Momentungleichmäßigkeit und mehr sinusförmige induzierte Spannung in Statorwindungen erreicht werden, doch wird mit größerer Neigung auch das erreichbare Drehmoment kleiner. Mit größerer Neigung sinkt auch das Rastmoment bei den Ausführungen, die magnetisch permeable Statorpole enthalten. Bei einigen Statorausführungen kann ein kleineres Rastmoment damit erreicht werden, dass der Lagenabstand der Rotorpole periodisch ein wenig verändert wird. Als Magnetpole werden vorzugsweise Permanentmagnete eingesetzt, wobei höchstes spezifisches Drehmoment mit magnetischen Materialien auf der Basis seltener Erden erreicht werden kann. Es werden einzelne oder mehrpolige Permanentmagnete eingesetzt, die vorzugsweise eine rechteckige Form haben oder in der Form gegenseitig gleicher Segmente sind. Die Magnete werden normalerweise am besten ausgenutzt, wenn der von ihnen besetzte Teil siebzig bis funfundachtzig Prozent des Umfangs der Fläche, die an den Magnetspalt mit individuellem Stator grenzt, beträgt. Der Rotor wird vorzugsweise aus Magnetpolen 4 gebaut, die über ihre nicht an den Magnetspalt mit Statoren grenzenden Seiten mit den Elementen 10 aus magnetisch nicht permeablem und elektrisch nicht leitendem Material, vorzugsweise Polymeren oder Keramik, verbunden sind. Die Polymere werden vorzugsweise durch Füller verstärkt, die ihre mechanischen Eigenschaften und Starrheit des Rotors verbessern, was zu ruhigerem Lauf beiträgt. Durch Füller können auch die thermischen Eigenschaften des Rotors verbessert und der Wärmeausdehnungskoeffizient angepasst werden. Der wird vorzugsweise so angepasst, dass bei Temperaturänderung im Motor das Verhältnis beider Magnetspaltbreiten ungefähr erhalten bleibt. Der Teil des Rotors, der die Magnetpole enthält, wird vorzugsweise mit demselben Material mit der Welle beziehungsweise mit den Teilen, die zur Verbindung mit der Welle dienen, verbunden. Der Rotor wird vorzugsweise so hergestellt, dass die Magnetpole entsprechend verteilt und mit Bindematerial vergossen werden. Vorzugsweise wird gleichzeitig auch die Verbindung mit der Welle hergestellt. Die Magnete werden normalerweise komplett eingegossen, wodurch sie vor Korrosion und mechanischen Beschädigungen geschützt werden und wodurch auch Bröckeln verhindert wird. Für eine gute Wärmeableitung ist es wichtig, dass die Bindematerialschicht auf den Magnetpolflächen, die an den Magnetspalt grenzen, gute Wärmedurchlässigkeit und guten Wärmeübergang ermöglicht. Dem Elektromagnetpol gehört ein Teil der Windung 8 der Phase an, zu der er gehört. Vorzugsweise hat jeder Elektromagnetpol der Statorgruppe seine eigene Windung, die ganz ihm gehört, weil solche Windungen die kleinsten Dimensionen und den kleinsten elektrischen Wiederstand haben und auch die höchsten Windungsfüllfaktoren und die höchste Wärmedurchlässigkeit zwischen den Windungen und dem Gehäuse ermöglichen. Die Windung der Statorgruppe kann auch so ausgeführt werden, dass die Mittelpunkte der Umwicklungen, die zu individuellem Elektromagnetpol der Gruppe gehören, nur bei jedem zweitem Elektromagnetpol mit seiner Lage übereinstimmen. In solchen Fällen enthält die Statorgruppe vorzugsweise eine gerade Zahl von Elektromagnetpolen. Die Windung der Statorgmppe kann auch als eine Meanderwindug ausgeführt werden, wobei die Gruppe vorzugsweise eine gerade Zahl der Elektromagnetpole enthält. Die Statorpole können gleichmäßig verteilt werden. Bei solcher Verteilung gleicht der Lagenabstand benachbarter Elektromagnetpole derselben Statorgmppe dem der benachbarten Elektromagnetpole, die verschiedenen Statorgruppen angehören. Die Abweichung zwischen magnetischer Phase des Rotors und elektrischer Phase des Stators wird auf die Übergänge zwischen den Statorgruppen zu immer größer. Die Phasendifferenz zwischen magnetischer und elektrischer Phase ist bei jedem Elektromagnetpol der Statorgmppe verschieden, dämm werden vorzugsweise die Windungen aller Elektromagnetpole individueller Statorgmppe in Serie geschaltet, womit die Ausgleichströme zwischen individuellen Elektromagnetpolen verhindert werden und ein sinusförmigerer Verlauf der induzierten Spannung in Windungen erreicht wird. Ein Beispiel solcher Ausführung stellt das Bild 1 dar. Wenn sich die Zahl der Rotorpole, die an den Magnetspalt mit individuellem Stator grenzen, (M), von der Zahl der Elektromagnetpole des Stators (E) unterscheidet, können die Elektromagnetpole so verteilt werden, dass der Lagenabstand benachbarter Elektromagnetpole, die derselben Statorgmppe 14 angehören, dem durchschnittlichen Lagenabstand der Rotorpole gleicht und kleiner als der Lagenabstand benachbarter Elektromagnetpole, die verschiedenen Statorgruppen 12, 13 angehören, ist. Eine solche Ausführung wird im Bild 3 dargestellt. Wegen kleinster durchschnittlicher absoluter Phasendifferenz zwischen der magnetischen Phase des Rotors und der elektrischen Phase des Stators können bei solchen Statorausführungen höchste spezifische Drehmomente erreicht werden. Wenn der Stator Elektromagnetpole mit magnetisch permeablen Polkemen enthält, hat solche Statorausführung ein größeres Rastmoment und einen trapezförmigeren Verlauf der induzierten Spannung in der Windung als eine Statorausfühmng mit gleichmäßig verteilten Elektromagnetpolen. Beides kann teilweise durch periodische Veränderung des Lagenabstandes der Rotorpole vermindert werden. Dabei gleicht die Periode der Veränderung vorzugsweise der Zahl der Rotorpole. Wenn sich die Zahl der Rotorpole, die an den Magnetspalt mit individuellem Stator grenzen, (M), von der Zahl der Elektromagnetpole des Stators (E) unterscheidet und die Zahl n größer als eins ist, können die Εlektromagnetpole individueller Statorgmppe gleichmäßig verteilt werden so, dass die Zahl der gegenliegenden Rotorpole um ein Drittel des Rotorpols größer ist als die Zahl der Εlektromagnetpole der Statorgmppe. Der Lagenabstand benachbarter Εlektromagnetpole, die verschiedenen Statorgruppen angehören, ist um (n - 1) / F des durchschnittlichen Lagenabstandes der Rotorpole größer als der Lagenabstand benachbarter Elektromagnetpole, die derselben Statorgmppe angehören. Wegen kleinerer durchschnittlicher absoluter Phasendifferenz zwischen magnetischer Phase des Rotors und elektrischer Phase des Stators können mit solchen Statorausführungen höhere spezifische Drehmomente als bei denen mit gleichmäßig verteilten Elektromagnetpolen erreicht werden, obwohl beide ein vergleichbares Rastmoment haben. In Bezug auf die magnetischen Eigenschaften der Statorpole hat der Stator zwei Varianten. Bei erster Variante enthalten die Statorpole magnetisch permeable Polkeme 9. Die Polkeme werden von den Rotorpolen durch einen magnetischen Spalt getrennt, die im Vergleich mit der Dimension des Rotorpols in der Richtung der Rotorbewegung schmal ist und vorzugsweise bei allen Statorpolen gleich ist. Normalerweise erweitem sich die Polkeme in der Nähe des Magnetspalts mindestens in einer Richtung, die ungefähr rechteckig zur Richtung des Magnetfeldes im Magnetspalt steht, vorzugsweise in paralleler Richtung mit der Rotorbewegung. Damit vergrößert sich der magnetische Fluß durch den Polkem, was zu einer besseren Ausnutzung des Kernmaterials und der Stromleiter führt. Gleichzeitig verkleinem sich die Demagnetisierungskräfte und veränderliche Magnetfelder in den Rotorpolen. Der erweiterte Polkem besteht aus einem Kopf 16 und einem Schaft 15, der vorzugsweise parallele Seiten hat. Die Köpfe der benachbarten Polkeme berühren sich vorzugsweise nicht. Der Spalt zwischen benachbarten Köpfen ist vorzugsweise größer als die Breite des Magnetspalts zwischen dem Polkem und den Rotorpolen. Bei einigen Ausführungen vergrößert sich die Magnetspaltbreite an den Rändern des Polkems, womit sich das Rastmoment und der Anteil der höheren harmonischen Frequenzen der veränderlichen Magnetfelder in den Rotorpolen verkleinem. Der größere Teil des magnetischen Flußes fließt durch den Polkem. Varianten, die magnetisch permeable Polkeme enthalten, zeichnen sich hauptsächlich durch ein höheres spezifisches Drehmoment, bessere Ausnutzung der Magnetpole des Rotors, kleinere veränderliche Magnetfelder in den Windungen, bessere Ausnutzung der Stromleiter und gewöhnlich auch durch höhere Wärmedurchlässigkeit zwischen den Windungen und dem Gehäuse aus. Magnetisch permeable Polkeme weisen vorzugsweise eine große magnetische Permeabilität, hohe Sättigungsinduktion, kleine Ummagnetisierungsverluste und kleine elektrische Leitfähigkeit aus. Polkeme werden vorzugsweise aus gegenseitig elektrisch isolierten Lamellen aus magnetisch permeablem Blech beziehungsweise Folie oder aus im elektrisch nicht leitenden Material gegossenen magnetisch permeablen Teilchen oder magnetisch permeablem Ferrit hergestellt. Wenn das Material der Polkeme anisotrope magnetische Eigenschaften aufweist, stimmt die Richtung mit optimalen magnetischen Eigenschaften vorzugsweise mit der Richtung des Magnetfeldes im Kernschaft 15 überein. Die Polkeme 9 werden vorzugsweise in einem Stück mit zugehörigem Teil des magnetisch permeablen Statorjochs 6 hergestellt, können aber auch als selbstständige Elemente hergestellt und aufs Statorjoch befestigt werden. Die Ausführungen, die einen Teil des Statorjochs enthalten, haben gewöhnlich höhere Wärmedurchlässigkeit zwischen den Windungen und dem Gehäuse. Bilder 4A bis 4F stellen einige Ausführungen der Statoren mit magnetisch permeablen Polkemen dar. Bei den Ausführungen auf den Bildern 4A und 4B wird der Stator aus Elementen, die den Polkem und einen Teil des Statorjochs enthalten, über welches magnetischer Fluß zwischen benachbarten Polkemen geschlossen wird, zusammengesetzt. Elektrisch isolierende Spalten 17, die benachbarte Polkeme voneinander trennen, sind schmal, so dass der Magnetspannungsabfall klein ist. Mit größerem Spaltgebiet wird der Magnetspannungsabfall am Spalt 17 verkleinert, deswegen werden benachbarte Elemente vorzugsweise durch schiefe Spalten getrennt, was das Bild 4A darstellt. Die Spalten werden vorzugsweise mit elektrisch nicht leitendem, gut wärmedurchlässigem Bindemittel gefüllt, das die benachbarten Statorelemente elektrisch isoliert, die Starrheit des Rotors erhöht und akustische Schwingungen dämpft. Bei den Ausführungen auf den Bildern 4C und 4D enthält das individuelle Statorelement mehrere Polkeme und den Teil des Statorjochs, der sie verbindet. Wenn bei der Ausführung auf dem Bild 4C beide Elektromagnetpole derselben elektrischen Phase angehören, weist sie kleinste Transformatorkopplung zwischen den Windungen verschiedener elektrischer Phasen auf Bei den Ausfühmngen auf den Bildern 4E und 4F werden Polkeme als selbstständige Elemente hergestellt und auf das Statorjoch geklebt beziehungsweise mit Hilfe von Stiften und Nuten am Statorjoch befestigt. Bei solchen Ausführungen ist es möglich, die Polwindung als einen selbständigen Teil herzustellen, der bei der Zusammensetzung des Stators auf den Polkem aufgesetzt wird. Mit Ausnahme der Ausfühmng auf dem Bild 4D ermöglichen die Materialien mit anisotropen magnetischen Eigenschaften, beispielsweise kornorientiertes Elektroblech, kleinere Energieverluste in magnetisch permeablen Statorteilen. Bei den Statorausführungen, bei denen die Elektromagnetpole gleichmäßig verteilt sind, kann sich die Form der Polkeme individueller Statorgmppe so verändern, dass die Differenz zwischen magnetischer Phase des Rotors und elektrischer Phase des Stators verkleinert wird. Damit wird das spezifische Drehmoment erhöht, doch nimmt gleichzeitig auch das Rastmoment zu. Normalerweise haben näher zu den Übergängen zwischen benachbarten Statorgmppen liegende Elektromagnetpole bei solchen Ausführungen unsymmetrischere Polkernköpfe, die in Bezug auf den Kernschaft auch um ein größeres Maß 18 versetzt werden, was auf den Bildern 5A und 5B dargestellt ist. Die Statorausführungen, bei denen der Abstand zwischen den verschiedenenThe rotor movement can be tilted, which results in smaller torque unevenness and more sinusoidal induced voltage in stator windings, but the greater the tilt, the smaller the torque that can be achieved. With greater inclination, the cogging torque also decreases in the versions which contain magnetically permeable stator poles. With some stator designs, a smaller cogging torque can be achieved by periodically changing the layer spacing of the rotor poles a little. Permanent magnets are preferably used as magnetic poles, with the highest specific torque using magnetic materials based on rare earths can be achieved. Single or multi-pole permanent magnets are used, which preferably have a rectangular shape or are mutually identical segments. The magnets are usually best used when the part they occupy is seventy to eighty-five percent of the circumference of the area adjacent to the magnet gap with an individual stator. The rotor is preferably constructed from magnetic poles 4, which are connected via their sides not adjoining the magnetic gap with stators to the elements 10 made of magnetically non-permeable and electrically non-conductive material, preferably polymers or ceramics. The polymers are preferably reinforced by fillers which improve their mechanical properties and rigidity of the rotor, which contributes to quieter running. Filler can also improve the thermal properties of the rotor and adjust the coefficient of thermal expansion. This is preferably adapted so that the ratio of the two magnetic gap widths is approximately maintained when the temperature changes in the motor. The part of the rotor which contains the magnetic poles is preferably connected to the shaft with the same material or to the parts which are used for connection to the shaft. The rotor is preferably manufactured in such a way that the magnetic poles are distributed accordingly and cast with binding material. Preferably, the connection to the shaft is also established at the same time. The magnets are usually completely cast in, which protects them from corrosion and mechanical damage and also prevents crumbling. For good heat dissipation, it is important that the layer of binding material on the magnetic pole surfaces that adjoin the magnetic gap enables good heat permeability and good heat transfer. A part of the winding 8 belongs to the electromagnetic pole of the phase to which it belongs. Preferably, each electromagnetic pole of the stator group has its own turn, which belongs entirely to it, because such turns have the smallest dimensions and the smallest electrical resistance and also enable the highest turn filling factors and the highest heat permeability between the turns and the housing. The winding of the stator group can also be carried out in such a way that the center points of the windings, which belong to the individual electromagnetic pole of the group, only coincide with its position with every second electromagnetic pole. In such cases, the stator group preferably contains an even number of electromagnetic poles. The winding of the stator group can also be designed as a meander winding, whereby the group preferably contains an even number of electromagnetic poles. The stator poles can be distributed evenly. With such a distribution, the layer spacing of adjacent electromagnetic poles of the same stator group is the same as that of the adjacent electromagnetic poles belonging to different stator groups. The discrepancy between the magnetic phase of the rotor and the electrical phase of the stator becomes ever greater on the transitions between the stator groups. The phase difference between the magnetic and electrical phases is different for each electromagnetic pole of the stator group, so the windings of all the electromagnetic poles of individual stator groups are preferably connected in series, thus preventing the equalizing currents between individual electromagnetic poles and achieving a more sinusoidal curve of the induced voltage in windings. An example of such an embodiment is shown in Figure 1. If the number of rotor poles that border the magnetic gap with an individual stator (M) differs from the number of electromagnetic poles of the stator (E), the electromagnetic poles can be distributed in such a way that the layer spacing of adjacent electromagnetic poles which belong to the same stator group 14 is equal to the average layer spacing of the rotor poles and is smaller than the layer spacing of adjacent electromagnetic poles which belong to different stator groups 12, 13. Such an embodiment is shown in Figure 3. Because of the smallest average absolute phase difference between the magnetic phase of the rotor and the electrical phase of the stator, the highest specific torques can be achieved with such stator designs. If the stator contains electromagnetic poles with magnetically permeable pole cores, such a stator design has a larger cogging torque and a more trapezoidal shape of the induced voltage in the winding than a stator design with uniformly distributed electromagnetic poles. Both can be reduced in part by periodically changing the layer spacing of the rotor poles. The period of change is preferably the same as the number of rotor poles. If the number of rotor poles that adjoin the magnetic gap with an individual stator (M) differs from the number of electromagnetic poles of the stator (E) and the number n is greater than one, the electromagnetic poles of individual stator groups can be distributed evenly so that the number of opposing rotor poles is one third of the rotor pole larger than the number of electromagnet poles of the stator group. The layer spacing of neighboring electromagnetic poles, the different stator groups are by (n - 1) / F of the average layer spacing of the rotor poles larger than the layer spacing of neighboring electromagnetic poles belonging to the same stator group. Because of the smaller average absolute phase difference between the magnetic phase of the rotor and the electrical phase of the stator, higher specific torques can be achieved with such stator designs than with those with uniformly distributed electromagnetic poles, although both have a comparable cogging torque. The stator has two variants with regard to the magnetic properties of the stator poles. In the first variant, the stator poles contain magnetically permeable pole cores 9. The pole cores are separated from the rotor poles by a magnetic gap which is narrow in comparison with the dimension of the rotor pole in the direction of the rotor movement and is preferably the same for all stator poles. Normally, the poles in the vicinity of the magnetic gap widen at least in a direction that is approximately rectangular to the direction of the magnetic field in the magnetic gap, preferably in a direction parallel to the rotor movement. This increases the magnetic flux through the pole, which leads to better utilization of the core material and the current conductors. At the same time, the demagnetizing forces and changing magnetic fields in the rotor poles decrease. The expanded pole consists of a head 16 and a shaft 15, which preferably has parallel sides. The heads of the neighboring poles preferably do not touch. The gap between adjacent heads is preferably larger than the width of the magnetic gap between the pole and the rotor poles. In some versions, the width of the magnetic gap at the edges of the pole core increases, which reduces the cogging torque and the proportion of the higher harmonic frequencies of the changing magnetic fields in the rotor poles. The greater part of the magnetic flux flows through the pole. Variants that contain magnetically permeable poles are mainly characterized by a higher specific torque, better utilization of the magnetic poles of the rotor, smaller changeable magnetic fields in the windings, better utilization of the current conductors and usually also by higher thermal permeability between the windings and the housing. Magnetically permeable poles preferably have a large magnetic permeability, high saturation induction, small magnetic reversal losses and low electrical conductivity. Polkeme are preferably mutually electrical insulated lamellae made of magnetically permeable sheet or film or of magnetically permeable particles or magnetically permeable ferrite cast in the electrically non-conductive material. If the material of the pole cores has anisotropic magnetic properties, the direction with optimal magnetic properties preferably coincides with the direction of the magnetic field in the core shaft 15. The poles 9 are preferably produced in one piece with an associated part of the magnetically permeable stator yoke 6, but can also be produced as independent elements and attached to the stator yoke. The designs that contain part of the stator yoke usually have higher thermal permeability between the windings and the housing. Figures 4A to 4F illustrate some versions of the stators with magnetically permeable pole cores. In the versions on Figures 4A and 4B, the stator is made up of elements which contain the pole core and part of the stator yoke, via which magnetic flux is closed between adjacent pole cores. composed. Electrically insulating gaps 17, which separate neighboring poles from one another, are narrow, so that the magnetic voltage drop is small. With a larger gap area, the magnetic voltage drop at gap 17 is reduced, which is why adjacent elements are preferably separated by oblique gaps, which is shown in Figure 4A. The gaps are preferably filled with an electrically non-conductive, highly heat-permeable binder which electrically insulates the adjacent stator elements, increases the rigidity of the rotor and dampens acoustic vibrations. In the versions in Figures 4C and 4D, the individual stator element contains several poles and the part of the stator yoke that connects them. If both electromagnetic poles belong to the same electrical phase in the design in Fig. 4C, the smallest transformer coupling between the windings of different electrical phases is shown.In the versions in Fig. 4E and 4F, pole cores are produced as independent elements and glued to the stator yoke or with the aid of Pins and grooves attached to the stator yoke. With such designs, it is possible to manufacture the pole turn as an independent part that is placed on the pole core when the stator is assembled. With the exception of the design in Figure 4D, the materials with anisotropic magnetic properties, such as grain-oriented electrical sheet, allow for smaller energy losses in magnetically permeable materials Stator. In the case of the stator designs, in which the electromagnetic poles are evenly distributed, the shape of the poles of individual stator groups can change so that the difference between the magnetic phase of the rotor and the electrical phase of the stator is reduced. This increases the specific torque, but also increases the cogging torque. Electromagnetic poles closer to the transitions between adjacent stator groups typically have asymmetrical pole core heads in such designs, which are also offset by a larger dimension 18 with respect to the core shaft, as shown in Figures 5A and 5B. The stator designs where the distance between the different
Statorgruppen angehörenden benachbarten Elektromagnetpolen größer als der zwischen benachbarten Elektromagnetpolen derselben Statorgmppe ist, können Pole 19 mit magnetisch permeablen Polkemen enthalten, die zu keiner elektrischen Phase gehören und sich zwischen den Statorgmppen befinden. Damit werden die Veränderungen des Magnetfeldes an den Übergängen zwischen benachbarten Statorgmppen verkleinert, was auch so erreicht werden kann, dass die Polkernköpfe benachbarter Elektromagnetpole, die verschiedenen Statorgmppen angehören, 12, 13 so geformt werden, dass sich das Magnetspaltgebiet mit den Rotorpolen an den Übergängen zwischen benachbarten Statorgmppen vergrößert. Einige Beispiele der Übergänge zwischen benachbarten Statorgmppen sind auf den Bildern 6 A bis 6E dargestellt. Bei der zweiten Variante sind alle Statorpole auch Elektromagnetpole und enthalten keine magnetisch permeablen Teile. Der Elektromagnetpol kann einen Windungsträger 20 enthalten, der vorzugsweise aus elektrisch nicht leitendem Material besteht. Magnetischer Fluß des Elektromagnetpols verläuft überwiegend durch die Polwindung, die sich zum Hauptteil im Magnetspalt zwischen dem Rotor und magnetisch permeablem Statorjoch 6 befindet. Deswegen werden die Windungen so gestaltet, dass die Wirbelstromverluste klein gehalten werden. Die zweite Statorvariante zeichnet sich hauptsächlich durch ein vernachlässigbares Rastmoment, Abwesenheit der Ummagnetisierungsveluste in den Polkemen, kleine veränderliche Magnetfelder in den Rotorpolen und sehr einfache Polherstellung aus. Wegen besserer Ausnutzung der Magnetpole des Rotors können mit kleinerer Zahl von Statorgmppen, deren Elektromagnetpole derselben elektrischen Phase angehören, (G), höhere spezifische Drehmomente erreicht werden. Bei größerer Statorpolzahl ist magnetischer Fluß des individuellen Elektromagnetpols kleiner, weswegen das magnetisch permeable Statorjoch 6 einen kleineren Durchschnitt haben kann. Die Magnetpole des Rotors werden kleineren Entmagnetisierungskräften ausgesetzt, weil der Teil der Windung, der dem individuellen Elektromagnetpol angehört, kleiner ist. Normalerweise wird bei größerer Statorpolzahl auch die Wärmedurchlässigkeit zwischen den Windungen und dem Gehäuse größer. Weil sich die Rotorpolzahl vorzugsweise von der Statorpolzahl nur wenig unterscheidet, sind durch veränderliche Magnetfelder vemrsachte Energieverluste bei größerer Statorpolzahl größer, was noch besonders bei den Varianten, die magnetisch permeable Statorpolkerne enthalten, eintrifft. Das Rastmoment ist bei den Statorvarianten mit gleichmäßig verteilten Polen, die magnetisch permeable Polkeme enthalten, proportional zum Quotient zwischen der Zahl von Statorgmppen, deren Elektromagnetpole derselben elektrischen Phase angehören, (G), und der Zahl der Elektromagnetpole des Stators (E). Um das Rastmoment zu minimieren, soll deswegen der Stator vorzugsweise eine große Zahl der Elektromagnetpole enthalten, die in wenigen Statorgmppen verteilt werden. Bei den Statoren mit magnetisch permeablen Polkemen, die mehr als eine Statorgmppe jeder elektrischen Phase enthalten, kann das Rastmoment auch durch periodisch veränderlichen Lagenabstand der Rotorpole vermindert werden. Das Rastmoment kann auch durch eine Neigung der Statorpole in Bezug auf die Rotorpole in der Richtung der Rotorbewegung vermindert werden, obwohl diese Methode bei Statoren, die aus einzelnen Polen bestehen, unpraktisch ist. Der Stator besteht vorzugsweise aus gleichen Elementen, die einen oder mehrere Pole und den Teil, durch welchen sich magnetischer Fluß zwischen benachbarten Polen schließt, enthalten. Bei den Ausfühmngen mit höherer Elementenzahl treten kleinere durch Temperaturändemng hervorgemfene mechanische Spannungen und gewöhnlich kleinere akustische Schwingungen ein. Die höchsten Windungsfüllfaktoren und Windungsdichten können bei Statoren, die aus einzelnen Polen bestehen, erreicht werden, wo jeder Pol separat gewunden wird. Bei separat gewundenen Polen können normalerweise ein größerer Stromleiterdurchschnitt bei gleichen Windungsdimensionen, bessere Wärmedurchlässigkeit der Windung und bessere Wärmeübertragung zwischen der Windung und dem Polkem erreicht werden. Das alles führt zu besserer Wärmedurchlässigkeit zwischen den Windungen und dem Gehäuse. Das magnetisch permeable Statorjoch 6 kann zwischen den Statorgmppen unterbrochen werden, womit eine kleinere Transformatorkopplung zwischen den Windungen individueller Phasen erreicht wird, obwohl damit normalerweise gleichzeitig spezifisches Drehmoment vermindert und das Rastmoment erhöht wird. Der Stator beziehungsweise seine Elemente werden elektrisch isolierend an das Gehäuse geklebt oder mit mechanischen Befestigungselementen befestigt. Kontakte zwischen dem Stator und dem Gehäuse haben vorzugsweise gute Wärmedurchlässigkeit. Die Zahl der Statorgmppen des individuellen Stators, deren Elektromagnetpole derselben elektrischen Phase angehören, (G), wird vorzugsweise gleich eins oder zwei. Die Polzahl und die Polverteilung sind vorzugsweise bei beiden Statoren identisch. Die Elektromagnetpole beider Statoren sind vorzugsweise elektromagnetisch gleichwertig. Die Statoren sind in Bezug auf die Magnetpole des Rotors so angeordnet, dass die durchschnittliche Phase der Windung individueller elektrischer Phase bei beiden Statoren ungefähr synchron ist. Die Windung der individuellen Phase bildet vorzugsweise eine oder mehrere parallel geschaltete 'Teilwindungen. Vorzugsweise gehören alle Elektromagnetpole individueller Statorgmppe derselben Teilwindung an. individuelle Teilwindung enthält vorzugsweise die gleiche Zahl der Elektromagnetpole beider Statoren, womit die Ausgleichströme zwischen den Teilwindungen bekämpft werden, besonders dann, wenn die Elektromagnetpole beider Statoren magnetisch nicht gleichwertig sind. Bei rotatorischer Ausfühmng des Stators mit mehr als einer Statorgmppe der individuellen Phase stimmt vorzugsweise der gesamte Schwerpunkt der Pollagen aller Elektromagnetpole, die derselben Teilwindung angehören, mit Rotorwelle überein. Damit kann die Biegebelastung der Rotorwelle auch beim Ausfall einer Teilwindung oder ganzer Windung einer Phase klein gehalten werden. Wenn beide Statoren die gleiche Polzahl und Polverteilung haben und die Lagen derNeighboring electromagnetic poles belonging to stator groups is larger than that between adjacent electromagnetic poles of the same stator group, can contain poles 19 with magnetically permeable pole cores which do not belong to any electrical phase and are located between the stator groups. This reduces the changes in the magnetic field at the transitions between adjacent stator groups, which can also be achieved by shaping the pole core heads of neighboring electromagnetic poles, which belong to different stator groups, 12, 13 in such a way that the magnetic gap area with the rotor poles at the transitions between neighboring Statorgmppen enlarged. Some examples of the transitions between adjacent stator groups are shown in Figures 6 A to 6E. In the second variant, all stator poles are also electromagnetic poles and do not contain any magnetically permeable parts. The electromagnetic pole can contain a winding carrier 20, which preferably consists of electrically non-conductive material. Magnetic flux of the electromagnetic pole runs predominantly through the pole turn, which is mainly in the magnetic gap between the rotor and the magnetically permeable stator yoke 6. For this reason, the windings are designed in such a way that the eddy current losses are kept small. The second stator variant is mainly characterized by a negligible cogging torque, absence of magnetic reversal velocities in the pole cores, small changeable magnetic fields in the rotor poles and very simple pole manufacture. Due to the better utilization of the magnetic poles of the rotor, higher specific torques can be achieved with a smaller number of stator groups whose electromagnetic poles belong to the same electrical phase (G). With a larger number of stator poles magnetic flux of the individual electromagnetic pole is smaller, which is why the magnetically permeable stator yoke 6 can have a smaller average. The magnetic poles of the rotor are exposed to smaller demagnetizing forces because the part of the turn that belongs to the individual electromagnetic pole is smaller. Usually, the larger the number of stator poles, the greater the thermal permeability between the windings and the housing. Because the number of rotor poles preferably differs only slightly from the number of stator poles, energy losses caused by changing magnetic fields are greater with a larger number of stator poles, which is particularly true of the variants which contain magnetically permeable stator pole cores. For the stator variants with evenly distributed poles that contain magnetically permeable poles, the cogging torque is proportional to the quotient between the number of stator groups whose electromagnetic poles belong to the same electrical phase (G) and the number of electromagnetic poles of the stator (E). In order to minimize the cogging torque, the stator should therefore preferably contain a large number of electromagnetic poles, which are distributed in a few stator groups. In the case of stators with magnetically permeable pole cores, which contain more than one stator group of each electrical phase, the cogging torque can also be reduced by periodically changing layer spacing of the rotor poles. The cogging torque can also be reduced by an inclination of the stator poles in relation to the rotor poles in the direction of the rotor movement, although this method is impractical for stators which consist of individual poles. The stator preferably consists of the same elements, which contain one or more poles and the part through which magnetic flux closes between adjacent poles. In the case of versions with a higher number of elements, smaller mechanical stresses caused by temperature changes and usually smaller acoustic vibrations occur. The highest winding filling factors and winding densities can be achieved with stators consisting of individual poles, where each pole is wound separately. With separately wound poles, a larger conductor average can usually be achieved with the same winding dimensions, better heat permeability of the winding and better heat transfer between the winding and the pole. All this leads to better heat permeability between the turns and the housing. The magnetically permeable stator yoke 6 can be interrupted between the stator groups, whereby a smaller transformer coupling is achieved between the turns of individual phases, although this normally reduces the specific torque and increases the cogging torque. The stator or its elements are glued to the housing in an electrically insulating manner or fastened with mechanical fastening elements. Contacts between the stator and the housing preferably have good thermal permeability. The number of stator groups of the individual stator whose electromagnetic poles belong to the same electrical phase, (G), is preferably equal to one or two. The number of poles and the pole distribution are preferably identical in both stators. The electromagnetic poles of both stators are preferably electromagnetically equivalent. The stators are arranged with respect to the magnetic poles of the rotor so that the average phase of the turn of the individual electrical phase is approximately synchronous for both stators. The turn of the individual phase preferably forms one or more partial turns connected in parallel. All of the electromagnetic poles of individual stator groups preferably belong to the same partial turn. individual partial windings preferably contain the same number of electromagnetic poles of both stators, with which the equalizing currents between the partial windings are combated, especially when the electromagnetic poles of both stators are not magnetically equivalent. If the stator is designed in a rotary manner with more than one stator group of the individual phase, the entire center of gravity of the pole positions of all the electromagnetic poles which belong to the same partial turn preferably coincides with the rotor shaft. In this way, the bending load on the rotor shaft can be kept small even in the event of the failure of a partial turn or the entire turn of a phase. If both stators have the same number of poles and pole distribution and the positions of the
Magnetpole des Rotors auf beiden Rotorseiten übereinstimmen, hat die Konstruktion in Bezug auf gegenseitige Versetzung der Elektromagnetpole des ersten und zweiten Stators mehrere Varianten. Bei der ersten Variante sind die Statoren in der Richtung der Rotorbewegung höchstens um G I (2E) des Lagenabstandes der benachbarten Rotorpole gegenseitig versetzt. Individuelle Teilwindung enthält vorzugsweise die gleiche Zahl gegenüberliegender Elektromagnetpole des ersten und zweiten Stators. Diese Varianten zeichnen sich durch minimale mechanische Biegebelastungen des Rotors und minimale Erregerwirkung auf die Rotorpole, die Eigenschwingungen des Rotors vemrsachen, aus. Gleichzeitig werden die Biegebelastungen der Rotorwelle klein gehalten, auch beim Ausfall einer Teilwindung oder der ganzen Windung einer Phase. Deswegen haben solche Konstruktionsvarianten den ruhigsten Lauf. Wenn die Statoren gegenseitig nicht versetzt sind, kann ein höchstes Drehmoment erreicht werden. Bei Statorvarianten, die magnetisch permeable Polkeme enthalten, kann normalerweise mit einer gegenseitigen Versetzung der Statoren um G I (2E) des Lagenabstandes der benachbarten Rotorpole das Rastmoment gemindert werden und sinusförmigerer Spannungsverlauf in den Windungen erreicht werden. Bei der zweiten Variante sind die Statoren in der Richtung der Rotorbewegung um eine ganze Zahl der Rotorpole gegenseitig versetzt, vorzugsweise um die dem Quotient MI (IG) nächstliegende ganze Zahl der Rotorpole. Wenn die Statoren um eine ungerade Zahl der Rotorpole versetzt werden, wird die Polarität der Windungen von einem der beiden Statoren umgedreht. Mit diesen Konstruktionsvarianten können höchste spezifische Drehmomente erreicht werden, weil die Εntmagnetisierungskräfte auf den Rotorpolen am kleinsten sind. Eine kleinere Amplitude des veränderlichen Magnetfeldes in den Rotorpolen und ein kleinerer Anteil der höheren harmonischen Frequenzen im Vergleich mit der ersten Variante ermöglichen kleinere Energieverluste im Rotor. Doch sind die Biegebelastungen des Rotors und die Erregerkräfte auf die Rotorpole, die Eigenschwingungen des Rotors hervorrufen, im Vergleich mit der ersten Variante groß, wie auch die Phasenkopplung zwischen den Windungen. Bei den Statoren mit nur einer Statorgmppe der individuellen Phase treten bei dieser Variante große Biegebelastung der Rotorwelle ein. Wenn die Statorpole gleichmäßig verteilt werden, sind die Rotorpolzahl und die Statorpolzahl vorzugsweise so ausgewählt, dass die gegeneinander liegenden Elektromagnetpole beider Statoren um eine Hälfte des Lagenabstandes der benachbarten Statorpole versetzt sind. In dem Fall sind die Entmagnetisiemngskräfte sowie die veränderlichen Magnetfelder in den Magnetpolen am niedrigsten. Bei den Statorausführungen mit magnetisch permeablen Polkemen, bei denen Elektromagnetpole abschnittlich im gleichen Lagenabstand wie die Rotorpole verteilt sind, wird das Rastmoment am niedrigsten, wenn die Statorpole gegenseitig um 1/(2F) des durchschnittlichen Lagenabstandes der benachbarten Rotorpole versetzt sind und der Lagenabstand der Rotorpole sich periodisch um ±1/(8F) des durchschnittlichen Lagenabstandes der benachbarten Rotorpole verändert. Das Gehäuse des Motors wird vorzugsweise aus Metall hergestellt. Dabei werden Aluminium- und Magnesiumlegierungen vorgezogen. Im Motorgehäuse können Kanäle für flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel integriert werden, wobei die Kanäle vorzugsweise parallel zu Flächen, durch welche die Statoren mit dem Gehäuse verbunden sind, verlaufen. Bei radialer Ausführung der Konstmktion werden die Magnetpole in radialerMagnetic poles of the rotor on both sides of the rotor match, the construction has several variants with respect to mutual displacement of the electromagnetic poles of the first and second stator. In the first variant, the stators are mutually offset in the direction of the rotor movement by at most GI (2E) of the layer spacing of the adjacent rotor poles. Individual partial turns preferably contain the same number of opposing electromagnetic poles of the first and second stator. These variants are characterized by minimal mechanical bending loads on the rotor and minimal excitation effect on the rotor poles, which cause the rotor to vibrate. At the same time, the bending loads on the rotor shaft are kept low, even in the event of the failure of a partial turn or the entire turn of a phase. That is why such construction variants run smoothly. If the stators are not offset from one another, the highest torque can be achieved. In the case of stator variants which contain magnetically permeable poles, the cogging torque can normally be reduced by mutually displacing the stators by GI (2E) of the layer spacing of the adjacent rotor poles and a sinusoidal voltage profile in the windings can be achieved. In the second variant, the stators are mutually offset in the direction of the rotor movement by an integer number of rotor poles, preferably by the integer number of rotor poles closest to the quotient MI (IG). If the stators are offset by an odd number of rotor poles, the polarity of the turns will be reversed by one of the two stators. The highest specific torques can be achieved with these design variants because the demagnetizing forces on the rotor poles are smallest. A smaller amplitude of the variable magnetic field in the rotor poles and a smaller proportion of the higher harmonic frequencies compared to the first variant enable smaller energy losses in the rotor. However, the bending loads on the rotor and the excitation forces on the rotor poles, which cause the rotor to vibrate, are large in comparison with the first variant, as is the phase coupling between the turns. In the case of stators with only one stator group of the individual phase, this variant has a large bending load on the rotor shaft. If the stator poles are evenly distributed, the number of rotor poles and the number of stator poles are preferably selected so that the opposing electromagnetic poles of the two stators are offset by half the layer spacing of the adjacent stator poles. In this case, the demagnetizing forces and the changing magnetic fields in the magnetic poles are lowest. In the case of stator designs with magnetically permeable pole cores, in which electromagnetic poles are distributed in sections at the same layer spacing as the rotor poles, the cogging torque is the lowest when the stator poles are mutually offset by 1 / (2F) of the average layer spacing of the adjacent rotor poles and the layer spacing of the rotor poles changes periodically by ± 1 / (8F) of the average layer spacing of the neighboring rotor poles. The housing of the motor is preferably made of metal. In doing so Aluminum and magnesium alloys preferred. Channels for liquid or gaseous coolant can be integrated in the motor housing, the channels preferably running parallel to surfaces through which the stators are connected to the housing. When the construction is made radially, the magnetic poles become radial
Richtung in Bezug auf die Rotorwelle orientiert. Der Teil des Rotors, der die Magnetpole enthält, hat normalerweise eine Ringform und wird radial zwischen beiden Statoren angeordnet. Bei axialer Ausfühmng der Konstruktion werden die Magnetpole parallel zur Rotorwelle orientiert. Der Teil des Rotors, der die Magnetpole enthält, hat normalerweise die Form einer Scheibe. Die Magnetpole werden bei linearer Ausfuhrung der Konstruktion rechteckig zur Richtung der Rotorbewegung orientiert. Die Konstmktion mit zwei Statoren hat im Vergleich mit solcher, die nur einen Stator enthält, kleineren Anteil des parasitisch zwischen benachbarten Elektromagnetpolen sich schließenden magnetischen Flußes, was auch zu besserer Ausnutzung der Magnetpole bei höheren Drehmomenten führt. Im allgemeinen können bei zweistatorischenDirection oriented with respect to the rotor shaft. The part of the rotor that contains the magnetic poles is usually ring-shaped and is placed radially between the two stators. In the case of an axial design, the magnetic poles are oriented parallel to the rotor shaft. The part of the rotor that contains the magnetic poles is usually in the form of a disk. In the case of a linear design, the magnetic poles are oriented rectangular to the direction of the rotor movement. The configuration with two stators has a smaller proportion of the magnetic flux which parasitically closes between adjacent electromagnetic poles, compared to those which contain only one stator, which also leads to better utilization of the magnetic poles at higher torques. In general, two-stator
Konstruktionen höhere spezifische Drehmomente als bei einstatorischen erreicht werden. Ein kleiner Unterschied zwischen der Rotorpolzahl und Statorpolzahl sorgt dafür, dass auch bei den Statoren mit magnetisch permeablen Polkemen das Rastmoment und die Momentungleichmäßigkeit klein gehalten werden können. Deswegen und wegen eines guten Ausgleichs der mechanischen Kräfte hat die beschriebene Konstmktion einen sehr ruhigen Lauf. Der individuelle Stator wird bei zweistatorischer Konstmktion mechanisch weniger belastet als bei einstatorischer Konstmktion. Die Biegebelastungen des Rotors und der Rotorwelle können wesentlich kleiner als bei Konstruktionen mit nur einem Stator sein. Konstruktionen mit zwei Statoren gewährleisten eine deutlich bessereConstructions higher specific torques can be achieved than with one-way. A small difference between the number of rotor poles and the number of stator poles ensures that even with stators with magnetically permeable pole cores, the cogging torque and the torque unevenness can be kept small. Because of this and because of a good balance of the mechanical forces, the construction described runs very smoothly. The individual stator is subjected to less mechanical stress with a two-stator design than with a single-stator design. The bending loads on the rotor and the rotor shaft can be significantly smaller than in constructions with only one stator. Constructions with two stators ensure a significantly better one
Wärmedurchlässigkeit zwischen den Windungen und dem Gehäuse als Konstmktionen mit ähnlichen Fähigkeiten, die nur einen Stator enthalten. Wegen erhöhtes elektrischen Widerstandes der Statorwindungen und kleinerer magnetischer Energie der Magnetpole bei höheren Temperaturen hat ein Temperaturanstieg im Motor negative Wirkung auf die Motorfähigkeiten. Durch bessere Wärmeableitung kann die Temperatur des Motors bei beschriebener Konstmktion niedriger als bei herkömmlichen Konstmktionen mit einem Stator gehalten werden, was zu leichteren und leistungsfähigeren Motoren führt, die noch besonders für den Direktantrieb von Fahrzeugen geeignet sind. Thermal permeability between the windings and the housing as constructions with similar capabilities that contain only one stator. Due to increased electrical resistance of the stator windings and smaller magnetic energy of the magnetic poles at higher temperatures, an increase in temperature in the motor has a negative effect on the motor capabilities. Thanks to better heat dissipation, the temperature of the motor can be kept lower in the described construction than in the conventional construction with a stator, which leads to lighter and more powerful motors which are still particularly suitable for direct drive of vehicles.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Synchroner elektromechanischer Umformer, der eine radiale, axiale oder lineare Konstruktion aufweist, enthält zwei Statoren und einen Rotor, der sich zwischen den beiden Statoren befindet und in Bezug auf diese bewegt werden kann; der Rotor enthält ungefähr gleichmäßig verteilte, alternierend orientierte Magnetpole, die ungefähr parallel zur Richtung, die rechteckig zu grenzender Fläche mit dem Magnetspalt zwischen den Magnetpolen und individuellem Stator steht, orientiert sind; der Stator enthält gegen den Rotor gerichtete Pole und einen oder mehr magnetisch permeable Teile, durch welche sich der magnetische Fluß zwischen benachbarten Polen auf der Seite schließt, die nicht an den Magnetspalt mit dem Rotor grenzt; die Statoren sind in Bezug auf die Magnetpole des Rotors so angeordnet, dass die durchschnittliche Phase der Windung individueller elektrischer Phase bei beiden Statoren ungefähr synchron ist; bei rotatorischen Ausfühmngen ist die Zahl der Rotorpole, die an den Magnetspalt mit individuellem Stator grenzen, eine gerade Zahl, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator eine gleiche Zahl von gleich angeordneten Elektromagnetpolen jeder von mindestens zwei elektrischen Phasen enthält, die in zusammenhängende G ppen von mindestens zwei Elektromagnetpolen angeordnet sind, wobei alle Elektromagnetpole der individuellen Gmppe derselben elektrischen Phase angehören und die benachbarten Elektromagnetpole der selben Gmppe elektrisch um 180° versetzt sind; die Zahl der Rotorpole, die an den Magnetspalt mit individuellem Stator grenzen, (M), unterscheidet sich von der Zahl der Elektromagnetpole des Stators (E) ums Produkt zwischen der Zahl von Statorgmppen, deren Εlektromagnetpole derselben elektrischen Phase angehören, (G), und einer Naturzahl («), die nicht das Vielfache von der elektrischen Phasenzahl (F) ist, M=E ± nG; die benachbarten Εlektromagnetpole, die zu verschiedenen1. Synchronous electromechanical transducer, which has a radial, axial or linear construction, contains two stators and a rotor, which is located between the two stators and can be moved with respect to them; the rotor contains approximately uniformly distributed, alternately oriented magnetic poles, which are oriented approximately parallel to the direction, the rectangular area with the magnetic gap between the magnetic poles and the individual stator; the stator contains poles directed against the rotor and one or more magnetically permeable parts, through which the magnetic flux between adjacent poles closes on the side that does not adjoin the magnetic gap with the rotor; the stators are arranged with respect to the magnetic poles of the rotor so that the average phase of the turn of the individual electrical phase is approximately synchronous for both stators; in the case of rotary designs, the number of rotor poles which adjoin the magnetic gap with an individual stator is an even number, characterized in that the stator contains an equal number of identically arranged electromagnetic poles, each of at least two electrical phases, which are in contiguous groups of at least two electromagnetic poles are arranged, all of the electromagnetic poles of the individual groups belonging to the same electrical phase and the neighboring electromagnetic poles of the same group being electrically offset by 180 °; the number of rotor poles that adjoin the magnetic gap with an individual stator (M) differs from the number of electromagnetic poles of the stator (E) by the product between the number of stator groups whose electromagnet poles belong to the same electrical phase (G), and a natural number («) that is not a multiple of the electrical phase number (F), M = E ± nG; the neighboring electromagnetic poles that lead to different
Statorgmppen gehören, sind elektrisch um 180° + sgn( - E) (180° I F) n versetzt; die Naturzahl n ist vorzugsweise gleich eins; die Zahl der Statorgmppen des individuellen Stators, deren Εlektromagnetpole derselben elektrischen Phase angehören, (G), ist vorzugsweise gleich eins oder zwei; die Zahl der Rotorpole, die an den Magnetspalt mit individuellem Stator grenzen, ist bei beiden Statoren gleich; individuelle Teilwindung enthält vorzugsweise die gleiche Zahl der Εlektromagnetpole des ersten und zweiten Stators; wenn der Stator bei rotatorischer Ausführung mehr als eine Statorgmppe der individuellen Phase enthält, stimmt der Gesamtschwerpunkt der Lagen von Elektromagnetpolen, die derselben Phase angehören, vorzugsweise mit der Rotorachse überein.Statorgmppen belong, are electrically offset by 180 ° + sgn (- E) (180 ° IF) n; the natural number n is preferably one; the number of stator groups of the individual stator, the electromagnetic poles of which belong to the same electrical phase, (G) is preferably one or two; the number of rotor poles that border the magnetic gap with an individual stator is the same for both stators; individual partial turns preferably contain the same number of olelectromagnetic poles of the first and second stator; If the stator contains more than one stator group of the individual phase in the rotary version, the total center of gravity of the layers is correct Electromagnetic poles, which belong to the same phase, preferably coincide with the rotor axis.
2. Synchroner elektromechanischer Umformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem Stator die Elektromagnetpole gleichmäßig verteilt sind und die Polwindungen der Elektromagnetpole individueller Statorgmppe vorzugsweise in der Serie geschaltet werden.2. Synchronous electromechanical converter according to claim 1, characterized in that with at least one stator the electromagnetic poles are evenly distributed and the pole turns of the electromagnetic poles of individual stator groups are preferably connected in series.
3. Synchroner elektromechanischer Umformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem Stator die Zahl der an den Magnetspalt mit dem Stator grenzende Magnetpole größer als die Elektromagnetpolzahl des Stators ist und die Elektromagnetpole so verteilt sind, dass der Lagenabstand benachbarter3. Synchronous electromechanical converter according to claim 1, characterized in that in at least one stator, the number of magnetic poles bordering the magnetic gap with the stator is greater than the number of electromagnetic poles of the stator and the electromagnetic poles are distributed such that the layer spacing is adjacent
Elektromagnetpole individueller Statorgmppe dem durchschnittlichen Lagenabstand der benachbarten Rotorpole gleich ist.Electromagnetic poles of individual stator groups are equal to the average layer spacing of the neighboring rotor poles.
4. Synchroner elektromechanischer Umformer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem Stator die Zahl der an den Magnetspalt mit dem Stator grenzende Magnetpole größer als die Elektromagnetpolzahl des Stators ist und die Naturzahl n nach Anspmch 1 größer als eins ist und die Elektromagnetpole individueller Statorgruppe gleichmäßig verteilt sind, so dass die Zahl der gegenliegenden Rotorpole um ein Drittel des Rotorpols größer ist als die Zahl der Elektromagnetpole der Statorgmppe.4. Synchronous electromechanical converter according to claim 1, characterized in that in at least one stator the number of magnetic poles bordering on the magnetic gap with the stator is greater than the number of electromagnetic poles of the stator and the natural number n according to Claim 1 is greater than one and the electromagnetic poles are more individual Stator group are evenly distributed so that the number of opposing rotor poles is one third of the rotor pole larger than the number of electromagnetic poles of the stator group.
5. Synchroner elektromechanischer Umformer nach Anspmch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Polzahl und die Polverteilung bei beiden Statoren identisch sind.5. Synchronous electromechanical converter according to Anspmch 1, characterized in that the number of poles and the pole distribution are identical in both stators.
6. Synchroner elektromechanischer Umformer nach Anspmch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoren in Richtung der Rotorbewegung höchstens um G I (2E) des Lagenabstandes der benachbarten Rotorpole gegenseitig versetzt sind; dass individuelle Teilwindung vorzugsweise die gleiche Zahl gegenüberliegender Elektromagnetpole des ersten und zweiten Stators enthält. 6. Synchronous electromechanical converter according to Anspmch 5, characterized in that the stators are mutually offset in the direction of the rotor movement at most by GI (2E) of the layer spacing of the adjacent rotor poles; that individual partial winding preferably contains the same number of opposing electromagnetic poles of the first and second stator.
7. Synchroner elektromechanischer Umformer nach Anspmch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoren in Richtung der Rotorbewegung um eine ganze Zahl der Rotorpole gegenseitig versetzt sind, vorzugsweise um die dem Quotient MI (2G) nächstliegende ganze Zahl der Rotorpole; dass wenn die Statoren um eine ungerade Zahl der Rotorpole versetzt sind, die Polarität der Windungen von einem der beiden Statoren umgedreht wird.7. Synchronous electromechanical converter according to claim 5, characterized in that the stators are mutually offset in the direction of the rotor movement by an integer number of rotor poles, preferably by the integer number of rotor poles closest to the quotient MI (2G); that if the stators are offset by an odd number of rotor poles, the polarity of the turns is reversed by one of the two stators.
8. Synchroner elektromechanischer Umformer nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorpole magnetisch permeable Polkeme enthalten, die sich vorzugsweise in der Nähe des Magnetspalts mindestens in einer Richtung, die ungefähr rechteckig zur Richtung des Magnetfeldes im Magnetspalt steht, erweitem, vorzugsweise in der mit der Rotorbewegung parallelen Richtung; dass die Polkeme des individuellen Stators vorzugsweise gleich sind.8. Synchronous electromechanical converter according to Anspmch 1, characterized in that the stator poles contain magnetically permeable poles, which are preferably in the vicinity of the magnetic gap at least in a direction which is approximately rectangular to the direction of the magnetic field in the magnetic gap, preferably in the direction parallel to the rotor movement; that the poles of the individual stator are preferably the same.
9. Synchroner elektromechanischer Umformer nach Anspmch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei mindestens einem Stator zwischen den Statorgmppen magnetisch permeable Pole befinden, die zu keiner elektrischen Phase gehören.9. Synchronous electromechanical converter according to Anspmch 8, characterized in that there are magnetically permeable poles in at least one stator between the stator groups which do not belong to any electrical phase.
10. Synchroner elektromechanischer Umformer nach Anspmch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Polkeme aus magnetisch permeablem Material mit anisotropen magnetischen Eigenschaften hergestellt werden, vorzugsweise aus kornorientiertem Elektroblech; dass die Richtung mit optimalen magnetischen Eigenschaften vorzugsweise mit der Richtung des Magnetfeldes im Kernschaft übereinstimmt.10. Synchronous electromechanical converter according to Anspmch 8 or 9, characterized in that the poles are made of magnetically permeable material with anisotropic magnetic properties, preferably of grain-oriented electrical sheet; that the direction with optimal magnetic properties preferably coincides with the direction of the magnetic field in the core shaft.
11. Synchroner elektromechanischer Umformer nach Anspmch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetpole in Bezug auf die Elektromagnetpole in der Richtung der Rotorbewegung geneigt sind.11. Synchronous electromechanical converter according to Anspmch 1, characterized in that the magnetic poles are inclined with respect to the electromagnetic poles in the direction of the rotor movement.
12. Synchroner elektromechanischer Umformer nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Lagenabstand zwischen benachbarten Magnetpolen periodisch verändert, wobei die Periode vorzugsweise der Zahl der Rotorpole gleicht.12. Synchronous electromechanical converter according to claim 1, characterized in that the layer spacing between adjacent magnetic poles changes periodically, the period preferably being the same as the number of rotor poles.
13. Synchroner elektromechanischer Umformer nach Anspmch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Magnetpole Permanentmagnete eingesetzt werden, vorzugsweise aus den Materialien auf der Basis seltener Erden; dass der mit den13. Synchronous electromechanical converter according to Anspmch 1, thereby characterized in that permanent magnets are used as magnetic poles, preferably made of materials based on rare earths; that the one with the
Magneten besetzte Teil des Umfangs der Fläche, die an den Magnetspalt mit individuellem Stator grenzt, vorzugsweise siebzig bis fünfundachtzig Prozent beträgt.Magnet-occupied part of the circumference of the area that borders on the magnetic gap with an individual stator, is preferably seventy to eighty-five percent.
14. Synchroner elektromechanischer Umformer nach Anspmch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mit Ausnahme der Magnetpole keine magnetisch permeablen oder elektrisch leitenden Teile enthält.14. Synchronous electromechanical converter according to Anspmch 1, characterized in that the rotor, with the exception of the magnetic poles, contains no magnetically permeable or electrically conductive parts.
15. Synchroner elektromechanischer Umformer nach Anspmch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetpole miteinander mit Polymeren, vorzugsweise durch Füller verstärkt, verbunden sind; dass der Teil des Rotors, der die Magnetpole enthält, vorzugsweise mit demselben Material mit der Welle beziehungsweise mit den Teilen, die zur Verbindung mit der Welle dienen, verbunden ist.15. Synchronous electromechanical converter according to Anspmch 14, characterized in that the magnetic poles are connected to one another with polymers, preferably reinforced by fillers; that the part of the rotor which contains the magnetic poles is preferably connected to the shaft or to the parts which serve to connect to the shaft using the same material.
16. Synchroner elektromechanischer Umformer nach Anspmch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Stator aus vorzugsweise gleichen Teilen besteht, die einen oder mehrere Pole und Teile, durch welche sich der magnetische Fluß zwischen benachbarten Polen schließt, enthalten.16. Synchronous electromechanical converter according to Anspmch 1, characterized in that at least one stator consists of preferably identical parts, which contain one or more poles and parts through which the magnetic flux closes between adjacent poles.
17. Synchroner elektromechanischer Umformer nach Anspmch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der elektrischen Phasen zwei oder drei ist. 17. Synchronous electromechanical converter according to Anspmch 1, characterized in that the number of electrical phases is two or three.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITFI20080167A1 (en) * 2008-09-03 2010-03-04 Leonardo Lenzi ROTATING ELECTRIC MACHINE.
ITFI20080163A1 (en) * 2008-09-03 2010-03-04 Leonardo Lenzi ROTATING ELECTRIC MACHINE.
EP2259411A1 (en) * 2008-03-28 2010-12-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Rotating electrical machine
WO2012138303A2 (en) 2011-04-05 2012-10-11 ELAPHE, podjetje za razvoj in prodajo električnih vozil ter ener iskih virov d.o.o. Compact multiphase wave winding of a high specific torque electric machine
US8288916B2 (en) * 2007-09-13 2012-10-16 Eric Stephane Quere Composite electromechanical machines with uniform magnets
US8400044B2 (en) 2006-10-10 2013-03-19 Force Engineering Limited Electromotive machines
WO2013127435A1 (en) * 2012-02-28 2013-09-06 Siemens Aktiengesellschaft Electric motor
WO2013127436A1 (en) * 2012-02-28 2013-09-06 Siemens Aktiengesellschaft Electric motor
EP2728713A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-07 Openhydro IP Limited An electrical machine
WO2023174856A1 (en) 2022-03-15 2023-09-21 Elaphe Propulsion Technologies, Ltd. Winding for an electric machine, electric machine and manufacturing method
WO2023227464A1 (en) 2022-05-24 2023-11-30 Roland Kasper Winding, electric machine and manufacturing method

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3609351A1 (en) * 1986-03-20 1987-09-24 Bosch Gmbh Robert BRUSHLESS ELECTRIC MOTOR
US5006745A (en) * 1988-08-03 1991-04-09 Victor Company Of Japan, Ltd. Polyphase direct current motor
JPH03139156A (en) * 1989-10-25 1991-06-13 Mitsubishi Electric Corp Twin-stator brushless motor
JPH04289759A (en) * 1991-03-18 1992-10-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Brushless motor
US5212419A (en) * 1992-01-10 1993-05-18 Fisher Electric Motor Technology, Inc. Lightweight high power electromotive device
US5986376A (en) * 1995-01-20 1999-11-16 Automotive Motion Technology Limited Brushless DC motors
DE10019801A1 (en) * 1998-11-04 2002-01-24 Asmo Co Ltd Brushless motor includes teeth whose position is determined so that central angle established on double side of teeth is set within specific limits
JP2002335658A (en) * 2001-05-08 2002-11-22 Nsk Ltd Motor
JP2002369467A (en) 2001-06-01 2002-12-20 Mitsubishi Electric Corp Dynamo-electric machine and pulley drive device using the dynamo-electric machine

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3609351A1 (en) * 1986-03-20 1987-09-24 Bosch Gmbh Robert BRUSHLESS ELECTRIC MOTOR
US5006745A (en) * 1988-08-03 1991-04-09 Victor Company Of Japan, Ltd. Polyphase direct current motor
JPH03139156A (en) * 1989-10-25 1991-06-13 Mitsubishi Electric Corp Twin-stator brushless motor
JPH04289759A (en) * 1991-03-18 1992-10-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Brushless motor
US5212419A (en) * 1992-01-10 1993-05-18 Fisher Electric Motor Technology, Inc. Lightweight high power electromotive device
US5986376A (en) * 1995-01-20 1999-11-16 Automotive Motion Technology Limited Brushless DC motors
DE10019801A1 (en) * 1998-11-04 2002-01-24 Asmo Co Ltd Brushless motor includes teeth whose position is determined so that central angle established on double side of teeth is set within specific limits
JP2002335658A (en) * 2001-05-08 2002-11-22 Nsk Ltd Motor
JP2002369467A (en) 2001-06-01 2002-12-20 Mitsubishi Electric Corp Dynamo-electric machine and pulley drive device using the dynamo-electric machine

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BIANCHI N ET AL: "DESIGN TECHNIQUES FOR REDUCING THE COGGING TORQUE IN SURFACE-MOUNTED PM MOTORS", IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, IEEE INC. NEW YORK, US, vol. 38, no. 5, September 2002 (2002-09-01), pages 1259 - 1265, XP001132462, ISSN: 0093-9994 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 355 (E - 1109) 9 September 1991 (1991-09-09) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 101 (E - 1327) 2 March 1993 (1993-03-02) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 03 5 May 2003 (2003-05-05) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 04 2 April 2003 (2003-04-02) *
ZHU Z Q ET AL: "INFLUENCE OF DESIGN PARAMETERS ON COGGING TORQUE IN PERMANENT MAGNET MACHINES", IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION, IEEE INC. NEW YORK, US, vol. 15, no. 4, 1 December 2000 (2000-12-01), pages 407 - 412, XP002206342, ISSN: 0885-8969 *

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8400044B2 (en) 2006-10-10 2013-03-19 Force Engineering Limited Electromotive machines
US8288916B2 (en) * 2007-09-13 2012-10-16 Eric Stephane Quere Composite electromechanical machines with uniform magnets
EP2259411A4 (en) * 2008-03-28 2013-04-03 Toyota Motor Co Ltd Rotating electrical machine
EP2259411A1 (en) * 2008-03-28 2010-12-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Rotating electrical machine
US8536758B2 (en) 2008-09-03 2013-09-17 Renzo Lisi Electric rotary machine
ITFI20080167A1 (en) * 2008-09-03 2010-03-04 Leonardo Lenzi ROTATING ELECTRIC MACHINE.
WO2010026612A1 (en) * 2008-09-03 2010-03-11 Renzo Lisi Electric rotary machine
ITFI20080163A1 (en) * 2008-09-03 2010-03-04 Leonardo Lenzi ROTATING ELECTRIC MACHINE.
WO2012138303A2 (en) 2011-04-05 2012-10-11 ELAPHE, podjetje za razvoj in prodajo električnih vozil ter ener iskih virov d.o.o. Compact multiphase wave winding of a high specific torque electric machine
CN104137400A (en) * 2012-02-28 2014-11-05 西门子公司 Electric motor
WO2013127436A1 (en) * 2012-02-28 2013-09-06 Siemens Aktiengesellschaft Electric motor
WO2013127435A1 (en) * 2012-02-28 2013-09-06 Siemens Aktiengesellschaft Electric motor
JP2015510751A (en) * 2012-02-28 2015-04-09 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ Electric motor
US9806588B2 (en) 2012-02-28 2017-10-31 Siemens Aktiengesellschaft Electric motor
EP2728713A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-07 Openhydro IP Limited An electrical machine
WO2014067920A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-08 Openhydro Ip Limited An electrical machine
US9595857B2 (en) 2012-10-31 2017-03-14 Openhydro Ip Limited Electrical machine
AU2013341043B2 (en) * 2012-10-31 2017-08-31 Openhydro Ip Limited An electrical machine
WO2023174856A1 (en) 2022-03-15 2023-09-21 Elaphe Propulsion Technologies, Ltd. Winding for an electric machine, electric machine and manufacturing method
WO2023227464A1 (en) 2022-05-24 2023-11-30 Roland Kasper Winding, electric machine and manufacturing method
DE102022113127A1 (en) 2022-05-24 2023-11-30 Roland KASPER Winding, electrical machine and manufacturing process

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