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EP1131880A1 - Electric machine - Google Patents

Electric machine

Info

Publication number
EP1131880A1
EP1131880A1 EP99962143A EP99962143A EP1131880A1 EP 1131880 A1 EP1131880 A1 EP 1131880A1 EP 99962143 A EP99962143 A EP 99962143A EP 99962143 A EP99962143 A EP 99962143A EP 1131880 A1 EP1131880 A1 EP 1131880A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air gap
coil
section
air
movement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99962143A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jörg Bobzin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1131880A1 publication Critical patent/EP1131880A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/54Disc armature motors or generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/56Motors or generators having iron cores separated from armature winding
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1823Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H02K7/183Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine

Definitions

  • the invention relates to an electrical machine according to the preamble of claims 1 and 2, which consists of an air gap winding with at least one air coil, which has no contact with back yoke material, and each air coil is simultaneously in the effective range of both magnetic poles.
  • each coil side of an air coil is in the effective field of a pole type and the pole type of the two coil sides is different and their effects in the air coil complement each other (definition: two-pole air coil), with the field-free conductor areas between the coil side neighboring poles belong to the same type of pole (definition: coil side).
  • Two sides of the coil are connected directly or by conductors, to form a closed or open air coil, the portion of which is very large in the direction of movement and is therefore referred to as an ineffective conductor or, if it lies outside the field, generally as a winding head.
  • These machines are as rotating machines with a radial magnetic field e.g. Known as a bell-type motor in DE PS 973 746, in which the air gap between the jacket sides of two nested cylinders, of which the exterior is a hollow cylinder, which is penetrated by a radial magnetic field and in which the air coils each extend axially and relatively turn to the connected cylinders.
  • a radial magnetic field e.g. Known as a bell-type motor in DE PS 973 746, in which the air gap between the jacket sides of two nested cylinders, of which the exterior is a hollow cylinder, which is penetrated by a radial magnetic field and in which the air coils each extend axially and relatively turn to the connected cylinders.
  • a disadvantage of this is that the ineffective portion of the conductor within an air coil is very large. Another disadvantage is that the effective proportion of conductors within an air coil can then only be increased by an axial extension of the winding, which, however, has its limits for mechanical reasons and then space problems that arise, and especially for bell-type rotors due to the fact that the winding is only supported on one side is severely restricted so that its maximum power is limited to less than 100 W.
  • these machines are in rotating form with an axial magnetic field as in e.g. DE PS 839 062 known, in which the air gap between two coaxially mounted disks of an air gap-limiting field device, which is penetrated by an axial field and in which the air coils extend radially and are connected to one another
  • the advantage here is the small axial expansion of the machine.
  • winding heads There are winding heads, the winding heads close to the axis being very short and those in the
  • the circumferential area of the machine is disproportionately long, so that the proportion of conductors within an air coil is effective to the direction of movement, is small and the ratio to the ineffective conductor portion is unfavorable.
  • the effective proportion of conductors in these machines is also greatly restricted, since their expansion leads to unwieldy machine diameters and, for coil rotors, centrifugal force problems due to the large winding head masses in the peripheral area.
  • a rotating axial field motor is known in JP 0550083449 AA, in which the air gap is between three coaxially mounted disks, each between the middle disk and the two outer disks, the middle disk carrying permanent magnet poles on its two end faces, and each air coil the outer edges of the middle pane is folded several times and in the air gap on both sides the middle one.
  • the disk extends in the direction of the axis and rotates relative to the disks connected to one another.
  • axially magnetized air gap areas and the ineffective conductor areas lie in the near-axis and in the peripheral area of each air coil.
  • the highly effective conductor portions in this area which are much more effective than those in the disk-shaped air gap area, are not used. When used as a coil rotor, these unused conductor areas even lead to centrifugal force problems due to the large conductor mass in the peripheral area.
  • linearly operating machines such as those used in "small electric motors”.
  • the air gap is between two rectangular, elongated plates of an air gap-limiting field device, the magnetic field of which penetrates the air gap by the air coil extending transversely to the Direction of movement extends and the winding heads or ineffective conductors each lie on an outer edge of the plates.
  • the ratio of the effective to the ineffective conductor portion within a two-pole air coil depends strongly on the width of the machine across the direction of movement.
  • this machine width is very limited because it would lead to unwieldy machines.
  • the copper utilization within an air coil is very unfavorable here and the machines also take up a lot of space.
  • the invention is based on the knowledge that these machines and thus far no electrical machine. found by Michael Faraday, ideal conditions for the energy conversion during the relative movement between conductor and magnetic field in quality (perpendicularity condition between the vectors of the conductor, the field and the speed) and quantity (maximizing the deposits of the vectors) satisfactory in its entirety for electrical machines with two-pole Air coils.
  • the increased start-up time constant results in a slow start-up, which is disadvantageous both for motors and for generators, for example for small wind turbines. If the copper losses within an air coil are reduced by smaller coil and pole widths, this leads to multi-pole machines with smaller pole thickness, increased eddy current losses within the winding and, in the case of direct current machines, increased commutation effort, both for mechanically and electronically commutated machines.
  • the machine mass and the machine dimensions increase in diameter, in the axial length or in the extent transverse to the direction of movement, which is disadvantageous for many applications and especially in vehicles and aircraft and in space travel.
  • the increased heat loss results in a limitation of the performance of the machines.
  • the losses reduce the efficiency of the machine, which has a particularly disadvantageous effect when used as a motor for battery operation (e.g. drive in vehicles such as fork brackets, electric cars and boats) and as a generator for feeding into a battery (e.g. vehicle alternator, small wind generators) .
  • the object of the invention is to create a compact, highly effective electrical machine which also offers the advantages of the existing machines and, moreover, creates the possibility of realizing Faraday's ideal conditions to a far greater extent than the known machines.
  • the ratio of the effective to the ineffective conductor portion within a two-pole air coil must be increased in a confined space, so that more conductors within an air coil are effectively in the field, that more conductors are perpendicular to the field and that more conductors within the field have the possibility to lie at right angles to the direction of movement (depending on the winding instructions).
  • the axial approach of the air coil is to be used advantageously in rotating machines by overall increasing the effective conductor portion within an air coil, and the use of the high peripheral speeds is to be combined with the advantages of the axial approach, and overall, greater flexibility is to be achieved the machine design in a wide range of performance classes and application areas and the aforementioned problems and disadvantages of the known machines are solved.
  • the electrical machine has an air gap or an air gap which consists of a plurality of air gap sections, which essentially delimits a field device is.
  • which consists of at least one or more ith and 2nd bodies, which are arranged adjacent to each other and which lie opposite each other in the air gap, with at least one of the sides facing one another having magnetic poles which are magnetized perpendicularly to the air gap and extend transversely to a direction of movement, extend essentially over the full air gap, each subdivided as a whole pole or into partial poles, change in the direction of movement and their field runs essentially in a straight line, within the pole surface area of each pole, from one interface of the air gap to the opposite interface, to which either also magnetic poles belong and / or which consists at least predominantly of inference material.
  • the electrical machine includes at least a two-pole air coil or a winding with two-pole air coils, which has no contact with the yoke material, is on average transverse to the direction of movement in the middle of the air gap, evenly spaced from the Ith and 2nd body in the air gap and extends relatively moved to the field device, and each coil side of the at least one air coil crosses the direction of movement, and is connected to another coil side at the outer edge of the air gap directly or via ineffective conductors to form at least one air coil.
  • the air gap in cross section to the direction of movement, consists of at least two adjacent air gap sections, two of which are adjacent to each other and with one of their air gap interfaces, which belong to the first body, butt against each other at the common edge thus existing.
  • Each coil side of the at least one air coil runs through all air gap sections of the air gap, changing their geometric shape at each of these edges, and each coil side making a bend or fold around the first body, and each coil side essentially running in the air gap.
  • each side of the coil as it passes through the air gap, is bent or folded at the edge, and each side of the coil essentially runs in the air gap.
  • the air coil on the edge changes its geometric continuum at most twice and each side of the coil runs essentially in the air gap, whereby a Gomeric continuum is a series of interconnected points that form a geometric structure (e.g. straight line, Circle).
  • the air gap in cross section to the direction of movement, consists of at least one arcuate air gap section, in which each coil side of the at least one air coil extends at least substantially the full arc length, and through the air gap sections of the air gap and essentially runs in the air gap.
  • field device means all parts of the electrical machine which serve to generate, store, conduct and limit the magnetic field within the machine, the air gap-limiting old and second bodies.
  • Ferromagnetic material is preferred as the inference material, for manufacturing and cost reasons.
  • a further development consists in that the at least one arcuate air gap section is in the form of a circular arc. Arc-shaped air gap sections offer a very harmonious and effective field distribution.
  • the lth body in cross section to the direction of movement, is a circle or a partial circle, which is preferably a conclusion and the 2nd body essentially concentrically surrounds the Ith body with even spacing, the 2nd body having a continuous slot in the direction of movement , to carry out the coil holder.
  • the air coil is curved in a circle around the first body.
  • the at least one arc-shaped air gap section is bent non-uniformly and is advantageously elliptical. This shape also offers a very harmonious and gap-free field distribution in connection with an advantageous use of space for the air gap or this air gap section.
  • the elliptical air gap comprises a main apex and two secondary apices, this results in a favorable drum shape for a rotating machine, in which there is a large number of conductors on one side of the coil in the circumferential area and, at the same time, the favorable axis approach is achieved by the conductors in the area of the two secondary apices.
  • the elliptical air gap is laid out flat in the ellipse shape, with a secondary apex and two main apices, this results in a very space-saving machine shape, in which e.g. in rotating machines the first body is axially narrow on the one hand due to the shape of the disk and on the other hand the high-energy circumferential area of the air coils is used in a very harmonious way, and the axis approach on both sides of the first body is used to advantage.
  • a further education is. that the entire air coil is essentially within the air gap.
  • the air coil in cross section to the direction of movement, is bent or folded around an edge of the Ith body, which is formed by the intersection of two interfaces of two straight air gap sections lying at an angle of less than 180 ° to one another and each coil side at least in the Air gap sections runs on both sides of the edge.
  • This has the advantage that the coil sides take up less space transversely to the direction of movement, which results in a more compact machine and the folding area of the air coil is very short, the essential part of a coil side being within the field.
  • a further development consists in that at least one arcuate with a straight, adjacent air gap section, with one of its boundary surfaces belonging to the 1st body, forming an edge, abuts one another. It is thus achieved that a large proportion of the conductors on each side of the coil lies in the air gap even in the transition from an arcuate air gap section into the adjacent straight air gap section, and further advantageous configurations are made possible by the design variant.
  • edge of two abutting interfaces which belong to the first body and to two adjacent air gap sections, is rounded off in section transverse to the direction of movement. This favors an even field distribution and avoids e.g. Signs of saturation in such an inference area.
  • adjacent, adjoining air gap sections merge directly and seamlessly into one another, so that both interfaces of the air gap in it
  • disks or cylinders can advantageously be used as
  • the air gap in cross section to the direction of movement, consists of several abutting air gap sections, which are straight or curved. through which each side of the coil runs and which has at least one left and one right bend takes place.
  • This has the advantage that the coil side is very long in a small space and is very large due to the ratio of effective conductors to ineffective conductors of the air coil.
  • a further development of this consists in that three straight air gap sections, parallel to the direction of movement, run parallel to one another and each coil side runs through all three air gap sections by performing a left and a right arc when it runs from one section into the neighboring ones. This method of folding the coil sides is very space-saving and effective.
  • a further development is that magnetic poles are attached on one side in the folded area of the air coil, the field of which does not run essentially in a straight line from the pole face to the opposite interface in the air gap.
  • This use of the fold area of the coil sides is also advantageous, especially if they are in the peripheral area of a rotating machine.
  • a further development consists in the fact that, in cross section to the direction of movement, at least two adjacent air gap sections of the air gap contain magnetic partial poles in their interfaces, which belong to the 1st body and which abut one another, which form a common, continuous pole beyond the common edge, which is at right angles is magnetized to its air gap interface.
  • This has the advantage that a fold area of the coil sides in the area of the edge of the abutting interfaces is easily penetrated by the field and the magnetic poles of the first body are larger and thus more powerful.
  • the at least three air gap sections include magnetic poles, which are each connected via the edges to form a magnetic pole, which is at least so extends over the three air gap sections, is magnetized perpendicular to its air gap interface and preferably around a, in cross section to the direction of movement, slit-shaped yoke body, which forms the core of the 1st body, are attached.
  • a further development consists in that, in cross-section to the direction of movement, the second body is at least partially drawn around the folded area or a curved conductor area of the air coil, following the course of the coil at a uniform distance, and thus also forms an air gap-limiting field device in this area.
  • This enables an optimal penetration of the conductor with a magnetic field, the pole areas increasing around the area moved around if the second body has magnetic poles, so that the machine as a whole also becomes considerably more powerful.
  • Another development consists in the fact that at least a second body cross-sectionally to the direction of movement, in the edge region of an ith body. around which the air coil is bent or folded is connected to a return flat ribbon with its outer edge running in the direction of movement. that at least in this coil area limits the air coil on one side.
  • the return flat ribbon carries magnetic poles on the air gap side.
  • the direction of the edge or the back yoke of the Ith body are preferably magnetized.
  • a further development consists in that several machines adjoin one another, are firmly connected to one another and thereby use a common second body of the field device, whereby. in cross section to the direction of movement, in one embodiment, with a shared inference, one conclusion is saved overall and in another Design of the common 2nd body is a permanent magnetic body, of which each of the adjacent machines uses one of the two poles, which saves a magnetic pole and a conclusion.
  • the lth and 2nd bodies are firmly connected to one another and move uniformly with one another, with one exception, in which they are only magnetically coupled, so that irregularities occasionally arise.
  • This is an advantageous development in e.g. drum-shaped Iten and 2nd bodies.
  • a further development is that the movement is rotating, relative to an axis or shaft.
  • the winding is made up of air coils as a traveling field winding.
  • the invented electrical machine converts electrical energy into mechanical energy (motor) and / or mechanical energy into electrical energy (generator).
  • One further training works as a coil runner, in another further training the field device is the runner.
  • claim 23 An embodiment is specified in claim 23.
  • the further development of claim 23 enables the air coil to be held, which brings it stability in the air gap, but is also mounted in such a way that as much conductor of the coil sides as possible is ideally penetrated by the field.
  • the air coil in these in these, viewed axially, has a generally V-shaped configuration.
  • the magnetic poles in this area are also axially segment-shaped, tapering in the area closest to the axis, and are spaced apart from one another or segmentally close to one another.
  • the coil sides run essentially at right angles to the direction of movement, since this enables the maximum energy conversion.
  • the coil sides which are the legs of the V's, are essentially radially projected. If the air gap section is perpendicular to the axis, the coil sides run radially in this area.
  • the coil sides preferably extend axially in the peripheral region.
  • a further development consists in that, in addition to the ideal rectangular course of the coil sides, the invention also includes oblique, curved or preferably involute courses of the coil sides to the direction of movement which are suitable for rotating mechanically commutated motors, especially with only one or no air gap portion approaching the axis.
  • this invention means a significant improvement in copper utilization for these winding schemes.
  • the coil sides in their essential parts do not fall below an angle of 30 ° to the direction of movement, since otherwise the effective proportion of the conductor is too small.
  • winding schemes are advantageous which have an essentially rectangular course of the coil sides to the direction of movement.
  • the generally V-shaped coil sections belong to a two-layer DC winding, the coil sides of which in the conductor region remote from the axis and in the conductor region closest to the axis preferably run involute or obliquely to the direction of movement, the coil legs of the V of an air coil belonging to different layers.
  • this has the advantage that a large number of coil sides lying close to one another make good use of the air gap area, and that the air gap also contains the conductor regions closest to the axis, the effective portion of which can also be used in this way.
  • Such a winding is connected to the shaft, for example, a highly effective servomotor.
  • the axially seen, generally V-shaped coil parts of the at least one air coil in an air gap section approaching the axis are congruent or, in projection, congruent with the V-shaped coil parts of an opposite air gap section of the same closed air coil.
  • This arrangement is particularly advantageous for rotating machines, since the partial windings are easier to manufacture and assemble. whereby at least two such partial windings, put together around the first body, result in an overall winding.
  • a further development consists in that the surface of the air coil in the air gap or in the air gap section corresponds approximately to the surface of the magnetic pole opposite it. This enables maximum energy conversion e.g. in generator mode.
  • the entire air gap area is advantageously fully occupied with air coils and magnetic poles.
  • the adjacent air coils belong to an electronic motor, in which six closed air coils are connected to form three strands and in each air gap section of the air coil, at least one side faces eight poles and electronic sensors are introduced into the coil area in order to determine the rotor position for the electronic ones To determine regulation.
  • the motor is preferably constructed with two coil layers which are rotated relative to one another in the direction of movement. This is a highly effective one. energy-saving drive motor with minimal synchronization fluctuations for e.g. Tape recorders. Turntables or floppy drives.
  • the axially seen, generally V-shaped coil parts at least one air gap section approaching the axis. arranged overlapping one another, the region near the axis preferably being of multi-layer construction and the field region preferably having one or two layers.
  • the air gap area is occupied by more coil sides without the air gap width increasing and the short end winding conductors or ineffective conductors being in the low-energy region close to the axis.
  • the closed air coils have several turns. within a two-layer DC winding, over the circumference of the Ith body. rotated by one commutator step after each revolution, distributed and preferably interconnected via a commutator.
  • the winding In the axial area, the winding is overlapping in several layers, so that this coil area is left out of the field area.
  • This is a highly effective actuator and servo and stepper motor that achieves the highest accelerations with the highest torques and the lowest synchronous fluctuations as a coil rotor.
  • a further development consists in that, in axial terms, in air gap sections approaching the axis or shaft, at least one air coil is designed as a diameter winding, it being advantageous to use at least one further e.g. To do this, attach a second diameter winding 90 ° and overlap it near the axis.
  • This is a particularly inexpensive motor to manufacture, with easy-to-manufacture air coils, which has a high conductor utilization, high efficiency and high torque with comparatively conventional diameter windings. and also for the smallest drives with space-saving disc construction such as used for watches.
  • a further development consists in that at least one air coil is connected to an axis or shaft, e.g. with a bobbin rotor version.
  • the axis is designed as a hollow axis, e.g. with a coil stand version such as with a bicycle hub dynamo is advantageous.
  • a further development consists in the fact that the 2nd body of an air gap section approaching the axis, viewed axially, is designed as a ring which is at a distance with its inner edge from the axis or shaft for carrying out the coil holder.
  • the high-energy peripheral area of the air coil can also be used, with the low-energy area near the axis, with its winding head or its conductors lying in the direction of movement, being used to hold the coil.
  • At least one air coil is designed as a DC winding, which is commutated via a collector or directly on the winding. so that the advantages of the high coil utilization and the compact construction also extends the field of application of these machines in this type of winding.
  • a further development consists in that magnetic poles are attached on both sides in the air gap or at least in an air gap section. This has the advantage of a stronger field in the air gap or in the air gap section.
  • An advantageous embodiment is specified in claim 28.
  • the development according to claim 28 has the advantage that almost the entire length of the coil sides are in the air gap, since the folded conductors are very short. Further advantages are a large torque with a relatively small diameter and a very narrow axial construction.
  • the field device consists of three circular disks, of which the first disk is a thin yoke disk of uniform thickness, and the magnetic poles of the second body extend radially and are axially magnetized. The three disks are firmly connected to the axle or shaft.
  • the shaft or axle is rotatably mounted in a housing which surrounds the field device, at least one air coil being connected to the housing in its peripheral region by means of a holder.
  • the length of the conductor is also at least partially enclosed in the peripheral area by a field device, in cross section to the direction of movement, and the field penetrates it.
  • a field device in cross section to the direction of movement, and the field penetrates it.
  • the field device which at least partially surrounds the length of the conductor in the folded area and circumferential area of the air coil, is designed such that the magnetic poles on the ith disk-shaped body around the outer edge of the inner slit-shaped yoke body of the 1st body are pulled around and are preferably magnetized in accordance with the bending radius of the air coil in the folding area.
  • the magnetic effort to penetrate the circumferential area of the air coil is low, which additionally advantageously leads to large-area poles of the Ith body, which extend over both air gap sections, and the effectiveness is so very high.
  • the field device which at least partially encloses the length of the conductor in the folded area and the peripheral area of the air coil, in this area with the outer edge of the slit-shaped return body of the first body lying in the direction of movement is connected to a narrow yoke flat band lying in the direction of movement, which is preferably a ring-shaped body in cross-section to the direction of movement, flat or semicircular and axially viewed, the width of which is approximately the width of the ith body. in the direction of magnetization, corresponds, with the yoke flat ribbon to the end faces of the magnetic poles of the ith
  • Inference flat ribbon radially opposite, part of the field arrangement, are attached in the air gap.
  • the lth disk-shaped body carries magnetic poles on both end faces, the back yoke band approximately in the middle with the back yoke body of the ith
  • the back yoke band on one of its outer edges with the
  • Inference body the Ith body, is connected.
  • the advantage of the further development and its configurations is that the machine is relatively narrow, but the conductor area penetrated by the field in the peripheral area is so long and effective that the machine has a high output and a large torque.
  • the magnetic poles in the peripheral area are relatively large because they are outside the air coil. which also increases performance.
  • a further development consists in that at least a second disk-shaped body follows the course of the coil evenly spaced in the folded area, e.g. in Fig. 8/9. This has the advantage of large pole faces, a shortening of the air gap. a uniform field distribution and straight field lines.
  • a further development consists in that at least a second disk-shaped body is connected to a return flat band which delimits the fold area on the outside, which, viewed axially, is a return ring for rotating machines.
  • the return flat ribbon carries magnetic poles on the air gap side, which extend transversely to the direction of movement, change in the direction of movement and are preferably magnetized in the direction of the folded edge of the first disk-shaped body, the folded edge of the first body forming a conclusion, as in FIG. 4/5 shown or drawn around them magnetic poles.
  • These magnetic poles of the return flat ribbon are advantageously easy to manufacture.
  • the disk-shaped bodies are three circular disks, which are essentially uniformly thick in the air gap area, and of which the second bodies are connected to one another in the circumferential area, on average transverse to the direction of movement, preferably by means of a flat return ribbon.
  • seen axially is an annular body. which carries magnetic poles on the inside, and the old body with a second body in the Axis area is firmly connected.
  • the air gap winding is preferably designed either as a DC winding, which is commutated via a collector or directly on the winding and the coil section of an air gap section is connected to the shaft or the air gap winding with one Partial coil with a hollow axis, for the passage of the conductors. connected is. the axis or shaft preferably being led out of the air gap region on one side, as a result of which the air coils. axially opposite the axis or shaft. can be held.
  • the coil holder is attached in the winding head area and each coil side can thus be completely penetrated by the field.
  • This is advantageously used as a mechanically commutated coil rotor or as a magnetic rotor with a hollow axis e.g. as a bicycle hub dynamo.
  • the peripheral area is partially used, as described above.
  • the air gap winding is not connected to the axle or shaft, but rather its coil holder in the area near the axle, as shown in FIG. between shaft or axis and a second disc-shaped body, which is a disc ring. is led axially out of the air gap area.
  • the axis or shaft is guided out of the air gap area on one side.
  • This has the advantage that the axle or shaft is led out of the disk area on one side. so that the axially opposite area of the axis or shaft serves to lead the coil holder out of the air gap area, which is attached to the ineffective conductors or end windings near the axis. so that the air coil can be used optimally and this in connection with an inexpensive and easy to manufacture field structure.
  • the particular advantages of the further development of the invention with disk-shaped Ith and 2nd bodies are the flexibility in machine design, the low mass, the low moment of inertia, the short axial length with a relatively small diameter, the extraordinarily high efficiency, the low electrical and start-up time constants, the high torque, the linear characteristic, the low ohmic resistance, the good self-cooling and the high electromagnetic compatibility.
  • the machine is particularly well suited as a servo motor, stepper motor, servomotor, drive motor for vehicles, in particular battery-operated or hybrid drives, and as an alternator for vehicles, for example in cars or bicycle hubs, and as a generator, for example for small wind turbines.
  • claim 30 Another advantageous embodiment is specified in claim 30.
  • the development in claim 30 enables very long coil sides in the air gap with a relatively small axial length of the machine, the coil sides lying predominantly in the high-energy circumferential range, but also the axial approach, with its shortening effect on winding heads and ineffective conductors, being used. In the case of curved air gap profiles, an even field distribution is also achieved.
  • the circular cylinders are firmly connected to the shaft or axis, and the second drum-shaped body has a continuous slot along its circumferential surface for carrying out the coil holder, the slot preferably dividing the second body approximately centrally in the axial direction or runs in a folded area of the air coil.
  • This coil holder is preferably attached in the fold area, since it thus stabilizes both coil parts well on both sides of the fold area.
  • This bracket. in which the outer 2nd hollow cylinder is interrupted in the air gap length by the slot. is preferably used for inner poles, since only in this case can large, continuous pole faces of one polarity be realized.
  • the lth and 2nd drum-shaped bodies are mounted on the axle or shaft, the lth body. in section transverse to the direction of movement, surrounded by at least one air coil, which is connected on both sides with its areas close to the axis with the axis or shaft.
  • the 1st and 2nd body are not fixed, but are magnetically connected to each other.
  • the front air gap sections of the previous three further developments and their configurations, preferably extending at right angles to the axis, are replaced by oblique and / or arcuate, in particular circular, air gap sections in cross section to the direction of movement.
  • These developments offer a uniform field distribution and either a complete position of the coil sides in the air gap, in the area of the edge of the Ith body, or a short, curved conductor in the edge area that runs outside the air gap.
  • the lth drum-shaped body has the shape of a full or hollow circular cylinder and the second drum-shaped body has the shape of a hollow circular cylinder.
  • the old drum-shaped body has an end wall delimiting the air gap on only one side, and the at least one air coil is connected to the shaft with its region close to the axis.
  • the circular cylinder in its circumferential area. are firmly connected to each other on the air gap-free end face and the winding is provided with a mechanical commutation. This is a highly effective, easy to assemble, bell-shaped bobbin.
  • the shaft is only, as shown in Fig. 22/23, one-sided from the front air gap section, which has the advantage. to install the sliding contacts of the axis axially opposite in the low-speed and low-wear area.
  • Air gap section of the previous further development preferably running at right angles to the axis, as replaced in claim 33, replaced by a cross-sectionally to the direction of movement. oblique and / or arc-shaped, in particular circular arc-shaped course of the air gap section.
  • the magnetic poles belong to the outer surface and end face of the Ith drum-shaped body and are rounded in the edge region and magnetized in accordance with the folding radius of the conductor in the edge region.
  • the magnetic poles in the jacket area belong at least to the first drum-shaped body and in the front area to the 2nd drum-shaped body, the magnetic poles in the front area being opposite to a conclusion that belongs to the iten body and over the full diameter of the Iten body and to which the magnetic poles of the Iten body are mounted with their end faces axially spaced apart.
  • the magnetic poles on the jacket side belong to the second body and the magnetic poles on the end face belong to the Ith body.
  • claim 34 An advantageous embodiment is specified in claim 34.
  • the development in claim 34 enables a short axial length of the machine with a large length of the coil sides in the high-speed area, which are preferably held in the winding head or folding area.
  • FIG. 27/28 A development of this is shown in Fig. 27/28 and consists in that three cylindrical bodies, in cross section to the direction of movement, limit two air gap sections through which each coil side, the at least one air coil, runs and the magnetic poles to the respective second hollow cylindrical body belong and the lth hollow cylindrical body is a conclusion.
  • the advantage here lies in the simple construction of the machine and in the short folding or bending area of the coil sides in the area of the edge of the Ith body.
  • the magnetic poles belong to the axially nearest second hollow cylindrical body and to the ith hollow cylindrical body. each delimiting the air gap section on the inside and also delimiting the end faces of two cylinders on one side of an air gap section through which each coil side runs. This has the advantage that there is little magnetic mass in the peripheral area when permanent magnets are used.
  • FIG. 29/30 A further development, as shown in Fig. 29/30, is that four cylindrical bodies. of which at least three are hollow cylindrical, in section transverse to the direction of movement, delimit three air gap sections between their shell sides, which pass through each coil side of the at least one air coil and thereby contain a bend and / or fold with a left and a right arc.
  • This has the advantage of long coil sides and thus better copper utilization with a relatively short axial length of the machine.
  • the coil sides run axially in the hollow cylindrical air gap section. This is the highest quality conductor utilization in this area.
  • the coil sides run in the hollow cylindrical air gap. oblique to the direction of movement and essentially zigzag in accordance with the known winding scheme for mechanically commutated direct current machines through the air gap sections, in order to make a new circulation offset after each revolution in the circumferential direction, etc.
  • the magnetic poles are diamond-shaped, with their tips lying circumferentially towards each other, preferably distributed in sections over the air gap sections.
  • the field device in the form of three cylindrical bodies and at least one disk-shaped body axially spaced apart are arranged on the axis or shaft in the radial direction, which form the field device and at least the two outer cylindrical bodies are hollow cylindrical, whereby each delimit the narrow cylindrical body and the second cylindrical body, in cross-section to the direction of movement, a narrow rectangular air gap section, the long sides of which are axially parallel and parallel to one another, and that at least one of the mutually facing shell sides of the first and second cylindrical bodies coexist axially extending magnetic poles is provided with a radial direction of magnetization.
  • the advantage here is that a large part of the coil side is in the high-energy peripheral area and a winding head or ineffective coil area is very short near the axis.
  • the machine is very short axially with high performance and high torque.
  • further magnetic poles with an axial direction of magnetization are attached to a further disc-shaped yoke in the folded area of the air coil.
  • this disk-shaped field device preferably the end face of the outer Forms hollow cylinder, is coaxial with the rest of the field device to the shaft or axis and is firmly connected to the rest of the field device.
  • claim 35 An advantageous embodiment is specified in claim 35.
  • the development in claim 35 enables a linear machine with a winding, with two-pole air coils with good copper utilization within each air coil, and a space-saving compact structure.
  • claim 36 An advantageous embodiment is specified in claim 36.
  • the development in claim 36 enables a short bending or folding area of the coil sides, so that very little conductor, in the edge area of the Ith body, lies outside the air gap and the machine is very narrow in the direction of magnetization of the magnetic poles.
  • the field device consists of three elongated. consists of plate-shaped bodies which are connected to one another at one of their two longitudinal edges via a connecting body, which is preferably a flat strip, and the air coils of the winding in the parallel air gap sections preferably run congruently, the coil sides preferably being at right angles to the long side.
  • a connecting body which is preferably a flat strip
  • the air coils of the winding in the parallel air gap sections preferably run congruently, the coil sides preferably being at right angles to the long side.
  • This is a simple, particularly compact, easy-to-assemble machine, with the air coils in the bent or folded conductor area, preferably at right angles to the air gap surface. are held so that the folding area can preferably also be largely limited by a field device.
  • the field device consists of three elongated, plate-shaped bodies, the two second plates being fixed to one another at one of their two longitudinal edges and the last plate having a second plate at the opposite longitudinal edges, each via a connecting body, which is preferably a Yield flat ribbon is connected, and the air coils of the winding in the parallel air gap sections are congruent, the coil sides are preferably perpendicular to the long side.
  • a connecting body which is preferably a Yield flat ribbon is connected
  • the air coils of the winding in the parallel air gap sections are congruent, the coil sides are preferably perpendicular to the long side.
  • the field device consists of three plate-shaped bodies, the plate-shaped bodies being connected to one another at the short edges via a connecting body and the air coils of the winding in the parallel air gap sections preferably being congruent, the coil sides preferably being at right angles to the long side run.
  • This is a simple solution to the Construction that is suitable for short field devices in the direction of movement and also offers the possibility of penetrating the folding area of the air coil with field lines, with additional magnetic poles in this area.
  • the coil holder can also be attached in the ineffective conductor area or in the folding area, and the structure is easy to assemble.
  • magnetic poles are attached in the folding area of the air coil, the carrier of which is a magnetic return flat ribbon, which is preferably firmly connected to at least a second plate on one of its long sides.
  • the bent or folded conductors in the area of the edge of the Ith body are used, which increases the copper utilization.
  • linear machine consists in the fact that the at least one air coil is bent or folded around an ith body, which on average is a circle, a triangle, a rectangle or a square transverse to the direction of movement. wherein each side of the coil is bent around the Ith body or around one or more edges of the Ith body. that forms each corner of the polygonal cut surface of the Ith body, and runs through at least one curved or two adjacent straight air gap sections.
  • each side of the coil has a large length in a narrow space.
  • a structure of each air coil brings both a magnetic cushion for carrying the rotor and for its lateral stabilization when it moves freely. This saves extra coils for side stabilization through the coil structure.
  • the invented electrical machine is a major development step in the electrical and mechanical fields. It is particularly suitable for small and medium-sized performances.
  • the invented machine is an excellent drive motor for vehicles, especially for battery-powered vehicles (car, fork lift, boat, bicycle, wheelchair).
  • battery-powered vehicles car, fork lift, boat, bicycle, wheelchair.
  • the invented machine is ideal in the form of the coil runner, both in a linear and in a rotating design, as a servo and stepper motor.
  • the reason for this is the low rotor mass, the low inductance and the low ohmic Resistance. Since the copper is used in an optimal way, this, in conjunction with the linear voltage / speed characteristic, leads to machines with excellent controllability and maximum dynamics.
  • the invention is very well suited as a drive motor in disk drives, video recorders and tape recorders.
  • Another area of application is as a generator.
  • the straight voltage / speed characteristic curve speaks for this, which means that the voltage can increase proportionally with the speed largely indefinitely, which enables high energy conversion even in the high speed range and is of great benefit for the regulated feeding into a battery.
  • the high utilization of the winding results in a very high degree of efficiency and, due to the low internal resistance, enables high power consumption.
  • This in conjunction with the compact design, enables the use of air coil generators in new fields of application, such as as a hub dynamo for bicycles.
  • the generator Due to the lowest no-load losses, the generator can always run and can be switched on and off electrically and, as a permanent magnet rotor, is free of wear and maintenance.
  • the invention is also of great value when used in a small wind generator.
  • the good start-up and run-up properties should also be mentioned in this context.
  • the machine according to the invention is ideally suited for a more powerful automotive alternator. There is a need for a more powerful alternator that meets the increased performance requirements due to more and more electrical consumers in the vehicles. Takes into account and at the same time significantly improves efficiency compared to the conventional claw pole rotor.
  • the low translatory and rotary mass are also advantageous here.
  • FIG. 1 shows a cross section through a further development
  • FIG. 2 shows a section along the line II in FIG. 1
  • FIG. 3 shows a schematic cross section through a second further development
  • FIG. 4 shows a schematic cross section through a third further development
  • 5 shows a schematic cross section through a 4th development
  • FIG. 6 shows a schematic cross section through a 5th development
  • FIG. 7 shows a schematic cross section through a 6th development
  • FIG. 8 shows a schematic cross section through a 7.
  • FIG. 9 a schematic cross section through an eighth further development
  • FIG. 10 a schematic cross section through a ninth further development
  • FIG. 11 a section along the line II-II in FIG. 10
  • 12 shows a schematic cross section through a 10th development
  • Fig. 16 is a plan view of a disc with a partial coil in front of it in another
  • Fig. 19 shows a section along the line V-V in Fig. 17, in
  • FIG. 21 shows a plan view of a disk ring with an air coil according to FIG. 20.
  • Fig. 23 shows a section along the line VI-VI in Fig. 22, in
  • 26 shows a schematic cross section through a 17th further development, in
  • 29 shows a schematic cross section through a 19th development, in
  • Fig. 30 is a section along the line X-X in Fig. 29, in
  • FIG. 33 shows a schematic cross section along the line XII-XII of FIG. 34 through a 21st
  • the magnetic poles are shown as permanent magnets as far as possible. For reasons of clarity and space saving, they are
  • Permanent magnets made very narrow (in the direction of magnetization), so that the magnets should be shown up to two to three times as thick, depending on the magnetic material, the performance class and the application.
  • connection of the air coil or the field device to the axis or shaft or the housing can be changed. This also applies to determining who is the rotor and who is the stator and whether it is an axis or a shaft. and is determined in detail according to the requirements of the application.
  • the last body is the body that forms at least the interface or the interfaces around which the coil sides of the at least one air coil is bent or folded. If the coil side makes a right and a left bend in its course, the assignment of the designation for the Ith and 2nd body depends on which bend or fold is being considered.
  • Fig.l shows an electrical machine in axial section.
  • An older disk-shaped body 6 forms a narrow backing disk of uniform thickness.
  • a second disk-shaped body 7 consists of two disks, each of which consists of a magnetic disk which is backed by a return disk.
  • the disk-shaped bodies are firmly connected to a shaft 1 mounted in 13 and move uniformly relative to the housing 2 and the coil 3 connected to them.
  • the air coils 3 are folded around an edge 10 of the ith disk-shaped body 6 at 20, the coil sides in the respective Air gap section 4 '. 4 "between item and 2nd disc-shaped body run close to the axis.
  • the air coils are radially connected to the housing in the bent region 20.
  • a special feature here is that the circumference of the 2nd disc-shaped body 7 corresponds to the circumference of the air coil, so that the conductor 20 in the folding area 18 of the air coil is partially penetrated by the field.
  • Magnetic poles 27 are designed as permanent magnets in the shape of a segment of a circle, which are alternately distributed close to one another on the back yoke surface and belong to the disk-shaped second body 7.
  • a coil width 14 corresponds here to the pole width 12.
  • the V-shaped air coils, the coil sides of which are slightly offset from the radius, are segment-shaped. arranged close to each other and opposite the magnet segments in the air gap.
  • FIG. 3 shows an electrical machine in axial section.
  • the peculiarity of this machine compared to Fig. 1 is. that the conductors at 20 in the folding area 18 are penetrated to a greater extent by the field than in FIG. 1 by additional measures.
  • a disc-shaped body 7 with an axially annular ring 5 is drawn around the circumference of the air coil 3 and the air gap-limiting inner surface is axially aligned permanent magnetic poles 27 formed.
  • the outer edge 10 of the Ith disk-shaped body is semicircular in axial section.
  • a coil holder 21 is designed axially and is connected to the circumferential area of the air coil 3 by a slot in the second body in a fold area of the coil sides. This enables a large copper utilization.
  • the magnetic poles belong to the lth disk-shaped body 6 and that at the same time the peripheral area and partially the folding area of the air coil is used.
  • the return disk of the first disk-shaped body is firmly connected in its circumferential area to a narrow return ring 9, seen in radial section, the axial width of which corresponds to that of the first disk-shaped body and which is centered on the outer edge of the return core 19 of the previous disk-shaped body 6 is connected without magnetically short-circuiting the end faces of its permanent magnets.
  • the peripheral area of this yoke ring 9 is rounded towards the air gap on the outer edges.
  • an axially annular field device 5 Opposite to it, as seen in FIG. 3, is an axially annular field device 5, the inner surface of which delimits the air gap is formed by axially aligned permanent magnets. Another peculiarity is that in the disk-shaped air gap sections magnetic poles delimit the air gap section on both sides.
  • the coil holder 21 in the area near the axis is fixedly connected axially to the air coil or winding on a conductor area which is ineffective for energy conversion and is led out of the air gap area. Requirement of it is. that the 2nd disk-shaped body is a disk ring 16.
  • FIG. 6 shows a further development of the electrical machine, which is composed of two machines, each with three disks, on a common shaft 1 such that two second field devices 7 are combined to form a common one between the air coils.
  • the common 2nd field device is a magnetic disk 23 which is axially magnetized. This combination of the two machines saves a magnetic disk and a conclusion.
  • the two outer, second disks of the entire machine limit the air gap sections by permanent magnets which are backed by a return disk.
  • the coil holder 21 is attached radially in the peripheral region of the air coils.
  • 7 shows a further development of an electrical machine which, as in FIG. 8, is composed of two machines, in which case the common second field device 7 is only combined in its inference part, on which the magnets 27 of the respective original machine are located on both sides of the disk surfaces are attached.
  • FIG. 8 shows a modification of the electrical machine from FIG. 3, in which the second disk-shaped bodies are bent inwards in the circumferential region and follow the course of the coil evenly spaced up to the radially attached coil holder.
  • the second disk-shaped body 7 are back yoke disks and the lth disk-shaped body 6 is a disk with a disk-shaped yoke body 19 which is slot-shaped in axial section and which bears magnetic poles in the entire air gap-limiting area, that is to say also in the peripheral area.
  • the magnetic poles are magnetized perpendicular to its air gap interface.
  • Fig. 9 shows the same disc shape as in Fig. 8, but here the lth disc-shaped body 6 consists of a back plate and the 2nd disc-shaped body 7 consists of a magnetic back yoke with air gap-limiting magnetic poles, which are magnetized perpendicular to its air gap interface.
  • the air coil is held very stable in the middle in both figures by a continuous slot between the second disc-shaped bodies 7.
  • the second disk-shaped body 7 consists of magnetic poles delimiting the air gap section and a magnetic yoke, the lth disk-shaped body being a yoke disk.
  • Fig. 1 shows a development of the electrical machine according to Fig. 10 in radial section.
  • the distribution of the air coils 3 can be seen on the basis of the V-shaped partial coils within an air gap section, the air coils being evenly distributed over the circumference of the ith disk-shaped body 6.
  • the permanent magnets 27 of the second disk-shaped body 7 located behind them can be seen in the circumferential area and are furthermore identified by dashed lines, leaving out the winding head area near the axis.
  • the 12 shows a further development of the electrical machine as a direct current machine with mechanical commutation 25/26 in axial section, in which the air coils 3 overlap in two layers in the air gap area and overlap several times as winding heads in the axial area left out of the field, which is represented here simply by an axial thickening of the winding is.
  • the lth disk-shaped body 6 is a yoke and the second disk-shaped body 7 consists of magnetic poles 27 delimiting the air gap section and a magnetic yoke.
  • the air coils are interconnected on the disk-shaped commutator 25. Sliding contacts 26 can also be seen.
  • FIG. 13 shows the development of the electrical machine according to FIG. 12 in radial section, the air coils 3 being uniformly distributed over the circumference of the ith disk-shaped body 6 and overlapping as a two-layer winding in the air gap area.
  • the permanent magnets 27, of the second disk-shaped body 7 located behind them, can be seen in the circumferential area and are furthermore identified by dashed lines, omitting the winding head area near the axis.
  • Fig. 14 shows a further development of the electrical machine as a DC machine with mechanical commutation 25/26 in axial section, in which the air gap 4, in section transverse to the direction of movement, is composed of two straight and one curved air gap section, which merge directly into one another and the air coils 3 extend from the region of a straight air gap section near the axis via the curved air gap section lying in the peripheral region to the region of the adjacent straight air gap section near the axis.
  • Another development, not shown, is elliptical in a similar form with a continuous elliptical air gap.
  • the air coils 3 here only visible as partial coils, being uniformly distributed over the circumference of the ith disk-shaped body 6, as individual conductors in a helical winding and either directly via brushes 26 are commutated on the winding or are connected to a commutator 25.
  • the air coils run in two layers in the entire air gap, the coil sides of an air coil belonging to different layers.
  • the conductors are involute or oblique in the area near the axis and projected radially or radially in the remaining area.
  • FIG. 16 shows a basic diagram of a coil guide as a further development for a rotating electrical machine in principle according to FIG. 1 in a radial section of the line I-I.
  • two open air coils with several windings are distributed over half the circumference of the Ith disk-shaped body and connected to form a partial winding.
  • Two such partial windings result in the full winding filling the disc circle, the coil sides being distributed evenly over the circumference in a radially extending manner.
  • pole width 12 is smaller than the coil width 14 and electronic sensors 17 are introduced into the winding area.
  • Such machines are called electronically commutated motors are used, the sensors providing information about the rotor position and direction and opposite air coils are connected to form a strand.
  • Fig. 18 shows a further development of the electrical machine in axial section, the air coil 3 being folded as a diameter winding around the first disk-shaped body 6, which is designed as a backing disk.
  • the bearing and the course of the axis 24 is only on one side of the first disk-shaped body 6, the coil holder 21 being axially opposite the axis 24 and being led out of the disk ring 16 in the axial region.
  • the air coil is only guided past the axis in an air gap section. In the other air gap section, it runs directly above or laterally offset to the diameter.
  • the fold area 18 of the air coil is penetrated by the field.
  • FIG. 19 shows the development of the electrical machine according to FIG. 17 as a disk machine in radial section.
  • the one-sided axle bushing through the winding is visible here, the conductors in the visible air gap section deviating from their ideal course through the axle bushing.
  • the ideal course of the winding in the invisible air gap section is indicated in dashed form.
  • the magnet system is designed with two poles per air gap section, which is evident from the magnets 27 of the second disk-shaped body of the rear air gap section.
  • Fig. 20 and Fig. 21 show an embodiment with a disk-shaped carrier 8, which ends on its outer circumference in a fork-like manner in three ring-shaped bodies which are connected, the two outer ones carrying magnets 27 on their inner sides.
  • the disk-shaped carrier 8 sits on a shaft 1, and the old annular body is surrounded by the air coil 3. High peripheral speeds are used here.
  • FIG. 22 shows a development of the electrical machine in axial section.
  • An older hollow cylindrical body 6 consists of a hollow cylindrical yoke body on the outer surface of which a permanent magnetic body 27 with radial magnetization is attached in full. To a face of the Magnetkö ⁇ ers, spaced slightly apart, a narrow yoke ring is attached, which is firmly connected to the inside of the hollow cylindrical yoke body.
  • the inner body of the lth body is supported on a shaft 1 by two bearings 13 and is nested coaxially in a second hollow cylindrical body 7 and firmly connected to it on one end face.
  • the Ith and 2nd bodies delimit an air gap section. and between their lateral surfaces.
  • the front air gap limitation is formed by the first body 6 by a yoke and by the second body 7 by radially magnetized permanent magnets with a stored yoke.
  • the jacket-side air gap limitation of the 2nd body 7 is trained as a conclusion.
  • the air coil 3 extends axially over the jacket-side air gap section over the folding region 18 into the front-side air gap section up to near the axis and is connected there to the collector 2, on which sliding contacts 26 rest.
  • Fig. 23 shows an electrical machine of Fig. 22 in radial section.
  • the V-shaped coil sections run slightly offset to the radius in the end region and are connected to the collector 25 near the axis.
  • the last body 6 is visible as a yoke body, as is the second body 7. Furthermore, the coil parts running in the direction of movement can be seen in the shell-side air gap section.
  • FIG. 24 shows a further development of the electrical machine in axial section.
  • An older hollow cylindrical body 6 consists of a yoke body which is nested in a second hollow cylindrical body 7, which has an air gap 4 consisting of the air gap sections 4 ', 4 ", 4'" between its jacket area and the two end areas. limit.
  • the lth and the 2nd body are not mechanically but magnetically connected and are coaxially supported on a hollow axle 24 by two bearings 13.
  • the air coil 3 extends axially in the air gap 4 "and is folded at the outer edges of the Ith body at 18 and extends from there in the direction of the shaft in the air gap sections 4'.4".
  • the air coil is fixedly connected to the hollow axis 24, the feeders of the air coil being guided through the hollow axis.
  • the second hollow cylindrical body 7 consists of permanent magnets 27 on the air gap side, which are attached to a return body.
  • Fig. 25 shows an electrical machine from Fig. 24 in radial section.
  • the V-shaped coil sections of the air coil 3 run in the end regions slightly offset from the radius and axially congruent in the air gap sections 4 ', 4 ".
  • the air coils are connected to the hollow axis via a holder 21, the last body is visible with its front-side back surface , as are the individual magnetic poles of the 2nd body 7th which are deposited with an axially seen ring-shaped return body.
  • Fig. 26 shows a further development of the electrical machine in axial section.
  • the air coil 3 extends in an air gap 4 which is delimited by an Ith and 2nd drum-shaped body 6.7, the bodies having an elliptical shape in section.
  • the coil holder 21 is led out of the air gap area through a slot 11 in the second body 7. A connection of the air coil 3 or the field device with the axis 24 or the shaft 1 is not specified.
  • Fig. 27 shows an electrical machine in axial section.
  • the machine consists of three hollow cylindrical bodies 6,7, which are nested one inside the other coaxially to a shaft 1 or axis 24 and limit an air gap consisting of the air gap sections 4 ', 4 " Air coil 3 is inhibited folded around an end edge of the first hollow cylindrical body 6, which is a yoke, in FIG.
  • the outer and inner hollow cylindrical 2nd body 7 consists of permanent-magnetic poles 27 on the air gap side, which are attached to a yoke, the 2nd and 2nd bodies are firmly connected to one another on one end face.
  • the air coil 3 is connected to the housing 2 via a holder 21, connections to the shaft or axis not being fixed.
  • Fig. 28 shows an electrical machine of Fig. 27 in radial section.
  • annular lte and second bodies 6, 7 seen in the direction of the axis and also the air coils 3, of which the bent conductor 20 and the inactive conductor lying in the direction of movement can be seen.
  • Fig. 29 shows an electrical machine in axial section.
  • the machine consists of four hollow cylindrical bodies 6.7, which are nested one inside the other and are coaxial to an axis 2 or shaft 1 and between them delimit an air gap 4 which consists of the air gap sections 4 ', 4 ", 4'", 4 "", 4 '"", wherein the air coil 3 extends through all air gap sections which are delimited by two jacket-side or face-side surfaces of the hollow cylindrical body.
  • the air coil makes two left and two right bends.
  • Fig. 30 shows an electrical machine of Fig. 29 in radial section.
  • the three outer hollow cylindrical bodies are visible in the axial direction as ring bodies 6, 7, as are the air gap sections 4 ', 4' ", 4 '" "which they delimit on the jacket side.
  • the air coil 3 is primarily in its radial course in the air gap section 4" and with their ineffective conductors in the outer and inner shell-side air gap sections, as well as the coil holder 21 in the area closest to the axis.
  • Fig. 31 shows an electrical machine in axial section.
  • the machine consists of three hollow cylindrical bodies 6.7, which are nested one inside the other coaxially to a shaft 1 or axis 24 and delimit an air gap 4 consisting of the air gap sections 4 ', 4 ", 4'", 4 "".
  • the air coil 3 makes two right bends and one left bend as it runs through the air gap sections.
  • a special feature here is that the axial body 6 only has magnetic poles on one side in axial section.
  • Fig. 32 shows an electrical machine of Fig. 31 in radial section.
  • the two outer hollow cylindrical bodies are visible as ring-shaped bodies 6, 7, just like the inner hollow cylindrical body 7 with its front-side return surface, as well as the air gap sections 4 ", 4""which they delimit on the jacket side.
  • the air coil 3 is primarily radial Course in air gap section 4 'and with their ineffective conductors in the outer shell-side air gap section can be seen, as well as the coil holder 21 in the area closest to the axis.
  • Fig. 33 shows an electric linear machine of Fig. 34 in cross section.
  • the plate-shaped bodies 6, 7 are parallel and offset from one another in such a way that they evenly delimit the air gap sections 4 ', 4 "lying parallel to one another.
  • the lth plate-shaped body 6 is a backing plate, around the one outer edge of which in the direction of movement the air coil 3 is folded at 20 and runs in the air gap sections 4 ', 4 ". A coil side can be seen, which is held by 21 in the folding region 18.
  • the second plate-shaped bodies 7 contain the magnetic poles 27.
  • Fig. 34 shows an electric linear machine of Fig. 33 in cross section.
  • the course of the air coils 3 in the direction of movement and the folded air coil parts 20 can be seen.
  • Five air coils are folded around the ith plate-shaped body 6 and run in the air gap sections.
  • the direction of movement is * right-left in the paper plane.
  • Fig. 35 shows the electric linear machine of Fig. 33, 34 in section.
  • the course of the partial coils in the air gap section 4 'and the plate-shaped inference of the ith body 6 can be seen, as well as the magnetic poles underneath of the one plate-shaped body 7.
  • Fig. 36 shows an electric linear machine of Fig. 37 in cross section.
  • the linear machine essentially consists of three parallel plate-shaped bodies 6.7. which evenly delimit an air gap 4 in which the second plate-shaped bodies 7 are drawn around an outer edge lying in the direction of movement, spaced evenly apart, the second plate-shaped bodies 7 having a continuous slot 11 for the passage of the coil holder 21.
  • the magnetic poles of the plate-shaped Iten body 6 are electromagnetic, so that the excitation coils belonging to it are inserted in the slots of its return body.
  • the air coil 3 is bent uniformly around the plate-shaped Iten body and runs in the air gap 4 on both sides of the plate-shaped Iten body, a coil side being visible.
  • Fig. 37 shows an electric linear machine of Fig. 36 in section. You can see the partial coils of the excitation coils and the two air coils 3, as a rotor with their coil holder 21, on one side of the plate-shaped Iten body 6. The direction of movement is * right-left in the paper plane.
  • Fig. 38 shows an electric linear machine of Fig. 36, 37 in section.
  • the curved coil parts of the air coils 3 and the excitation coils, which are embedded in the back of the Ith body 6, and the ineffective air coil parts of the air coil 3 lying in the direction of movement are visible.
  • 39-41 show examples of different developments of the folded edge and outer areas of an Ith and 2nd body 6,7, the inner body 6 being surrounded by the air coil 3 which has the coil holder 21 axially outside the air coil.
  • the yoke flat ribbon 5 is attached to the left 2nd body 7.
  • Magnets belong to both the left and the right 2nd body 7, while the left body 6 has no magnets 27, only attached on one side or attached on both sides, and is differently embossed in its outer edge area (also angular and T-shaped) by one to achieve favorable course of the field lines, which are indicated by lines through the air coil.

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Abstract

The present invention relates to an electric machine presenting a constructive base form that enables said machine to be used both as a motor and as a generator and to provide a high yield of the air-core coil on the smallest area possible for rotating and linear movements. In the case of the present constructive base form, the air-core coil (3) comprises two coil sides which are located opposite from opposed magnetic poles (27) when the energy conversion is maximal and have thus a complementary action. The air-core coil, which is not in contact with the reflux material, is approximately located at the centre of an air gap (4) formed by a field device (6, 7) or an air gap (4) comprising one or more air-gap sections (4', 4'',...), and is capable of displacement relative to said sections. Each coil side extends though the air gap sections (4', 4'',...), has geometrical shape that changes at its section in a direction transverse to the displacement direction, is curved or bent about at least one body (6) of the field device and is essentially located within the air gap (4). The structure of the air gap and of the air-core coils located therein provides an optimal compliance to M. Faraday's ideal conditions concerning energy conversion during the relative displacement between an electric lead and the magnetic field, and also ensures an optimal quantitative and qualitative yield of the copper within said air-core coils. This invention can be used in the production of highly compact machines, which results in numerous other advantages in terms of applications, manufacturing and production costs. These machines and the high yield they offer can be use, e.g., as motors for extremely rapid adjustment operations or as driving mechanisms for vehicles and as generators for lighting dynamos in vehicles or for wind energy plants.

Description

Elektrische Maschine Electrical machine
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und 2, die aus einer Luftspaltwicklung mit mindestens einer Luftspule besteht, die keinen Kontakt zu Rückschlußmaterial hat, und jede Luftspule sich gleichzeitig im Wirkungsbereich beider magnetischer Pole befindet. Das bedeutet, daß jede Spulenseite einer Luftspule sich im Moment der maximalen Energieumsetzung im Wirkungsfeld einer Polart befindet und die Polart der beiden Spulenseiten unterschiedlich ist und sich deren Wirkungen in der Luftspule ergänzen (Definition: zweipolige Luftspule), wobei zur Spulenseite auch die feldfreien Leiterbereiche zwischen benachbarten Polen gleicher Polart gehören (Definition: Spulenseite). Zwei Spulenseiten sind direkt oder durch Leiter, zu einer geschlossenen oder offenen Luftspule, verbunden, deren in Bewegungsrichtung liegender Anteil sehr groß ist und deshalb als unwirksamer Leiter, oder wenn er außerhalb des Feldes liegt im allgemeinen als Wickelkopf, bezeichnet wird.The invention relates to an electrical machine according to the preamble of claims 1 and 2, which consists of an air gap winding with at least one air coil, which has no contact with back yoke material, and each air coil is simultaneously in the effective range of both magnetic poles. This means that at the moment of maximum energy conversion, each coil side of an air coil is in the effective field of a pole type and the pole type of the two coil sides is different and their effects in the air coil complement each other (definition: two-pole air coil), with the field-free conductor areas between the coil side neighboring poles belong to the same type of pole (definition: coil side). Two sides of the coil are connected directly or by conductors, to form a closed or open air coil, the portion of which is very large in the direction of movement and is therefore referred to as an ineffective conductor or, if it lies outside the field, generally as a winding head.
Diese Maschinen sind als rotierende Maschinen mit einem radialen magnetischen Feld z.B. als Glockenläufermotor in DE PS 973 746 bekannt, bei denen der Luftspalt zwischen den Mantelseiten von zwei ineinander geschachtelten Zylindern, von denen der Äußere ein Hohlzylinder ist, besteht, der von einem radialen Magnetfeld durchdrungen wird und in dem sich die Luftspulen jeweils axial erstrecken und relativ zu den miteinander verbundenen Zylindern drehen.These machines are as rotating machines with a radial magnetic field e.g. Known as a bell-type motor in DE PS 973 746, in which the air gap between the jacket sides of two nested cylinders, of which the exterior is a hollow cylinder, which is penetrated by a radial magnetic field and in which the air coils each extend axially and relatively turn to the connected cylinders.
Der Vorteil dieser Maschinen liegt in der Nutzung von hohen Umfangsgeschwindigkeiten und bei Glockenläufern zusätzlich in der einfachen Montage und Fertigung.The advantage of these machines lies in the use of high peripheral speeds and, in the case of bell runners, in the simple assembly and production.
Ein Nachteil dabei ist, daß der unwirksame Leiteranteil innerhalb einer Luftspule sehr groß. Ein weiterer Nachteil ist, daß der wirksame Leiteranteil innerhalb einer Luftspule, dann nur noch durch eine axiale Verlängerung der Wicklung erhöht werden kann, die jedoch aus mechanischen Gründen und dann auftretenden Platzproblemen ihre Grenzen hat, und bei Glockenläufern durch die nur einseitige Lagerung der Wicklung besonders stark eingeschränkt ist, so daß ihre maximale Leistung auf unter 100 W begrenzt ist.A disadvantage of this is that the ineffective portion of the conductor within an air coil is very large. Another disadvantage is that the effective proportion of conductors within an air coil can then only be increased by an axial extension of the winding, which, however, has its limits for mechanical reasons and then space problems that arise, and especially for bell-type rotors due to the fact that the winding is only supported on one side is severely restricted so that its maximum power is limited to less than 100 W.
Weiterhin sind diese Maschinen in rotierender Form mit einem axialen magnetischen Feld wie in z.B. DE PS 839 062 bekannt, bei denen der Luftspalt zwischen zwei koaxial montierten Scheiben einer luftspaltbegrenzenden Feldeinrichtung besteht, der von einem axialen Feld durchdrungen ist und in dem sich die Luftspulen radial erstrecken und relativ zu den miteinander verbundenenFurthermore, these machines are in rotating form with an axial magnetic field as in e.g. DE PS 839 062 known, in which the air gap between two coaxially mounted disks of an air gap-limiting field device, which is penetrated by an axial field and in which the air coils extend radially and are connected to one another
Scheiben rotieren.Rotate discs.
Der Vorteil liegt hier in der geringen axialen Ausdehnung der Maschine.The advantage here is the small axial expansion of the machine.
Jedoch sind die Kupferverluste innerhalb einer Luftspule sehr groß, da eine Verzerrung derHowever, the copper losses within an air coil are very large because of a distortion of the
Wickelköpfe vorhanden ist, wobei die achsnahen Wickelköpfe sehr kurz und die imThere are winding heads, the winding heads close to the axis being very short and those in the
Umfangsbereich der Maschine überproportional lang sind, so daß der Leiteranteil, der innerhalb einer Luftspule wirksam zur Bewegungsrichtung liegt, klein ist und das Verhältnis zum unwirksamen Leiteranteil ungünstig ist. Der wirksame Leiteranteil wird bei diesen Maschinen zudem noch stark eingeschränkt, da deren Ausdehnung zu unhandlichen Maschinendurchmessern und für Spulenläufer zu Fliehkraftproblemen, aufgrund der großen Wickelkopfmassen im Umfangsbereich, führt.The circumferential area of the machine is disproportionately long, so that the proportion of conductors within an air coil is effective to the direction of movement, is small and the ratio to the ineffective conductor portion is unfavorable. The effective proportion of conductors in these machines is also greatly restricted, since their expansion leads to unwieldy machine diameters and, for coil rotors, centrifugal force problems due to the large winding head masses in the peripheral area.
Zum anderen besteht bei diesen Axial- und Radialfeldmaschinen das Problem, daß die Spulen- und Polweite bei Luftspulen eng mit der Länge der unwirksamen Leiteranteile bzw. mit den Kupferverlusten innerhalb der Luftspule verbunden sind. Um diese gering zu halten, können nur kleine Pol- und Spulenweiten verwendet werden, was jedoch die Nachteile mit sich bringt, daß bei diesen hochpoligen Maschinen die Pole einerseits leistungsschwach sind und andererseits die Wirbelstromverluste innerhalb der Wicklung aufgrund der vielen Polübergänge steigen. Diese Abhängigkeit macht die Maschinenauslegung sehr komlex und schränkt sie stark ein.On the other hand, there is the problem with these axial and radial field machines that the coil and pole width in air coils are closely related to the length of the ineffective conductor portions or to the copper losses within the air coil. In order to keep these small, only small pole and coil widths can be used, which, however, has the disadvantages that the poles of these high-pole machines are on the one hand weak and on the other hand the eddy current losses within the winding increase due to the many pole transitions. This dependency makes machine design very complex and severely limits it.
Außerdem ist in JP 0550083449 AA ein rotierend arbeitender Axialfeldmotor bekannt, bei dem der Luftspalt zwischen drei koaxial montierten Scheiben, jeweils zwischen der mittleren Scheibe und den beiden äußeren Scheiben besteht, wobei die mittlere Scheibe an ihren beiden Stirnseiten pemanentmagnetische Pole trägt, und jede Luftspule um die äußeren Kanten der mittleren Scheibe mehrfach gefaltet ist und in den Luftspalt beidseitig der mittlerer. Scheibe sich Richtung Achse erstreckt und relativ zu den miteinander verbundenen Scheiben dreht. Die Vorteile dieser Anordnung sind, der relativ geringe Durchmesser bei einer relativ geringen axialen Ausdehnung der Maschine und die beidseitige axiale Annäherung der Wickelköpfe jeder Luftspule. Der wirksame Leiteranteil innerhalb der Luftspule liegt in zwei scheibenförmigen. axial magnetisierten Luftspaltbereichen und die unwirksamen Leiterbereiche liegen im achsnahen- und im Umfangsbereich jeder Luftspule. So liegen hohe Kupferverluste hier vor allem im Umfangsbereich, da jede Spulenseite um eine dicke, doppelte Magnetscheibe, die vorzugsweise noch mit einem Rückschlußkern ausgestattet ist, zweimal gefaltet ist. Hinzu kommt, daß die an sich, aufgrund der hohen Umfangsgeschwindigkeit, hochwirksamen Leiteranteile in diesem Bereich, die wesentlich effektiver sind als die im scheibenförmigen Luftspaltbereich, ungenutzt sind. In der Anwendung als Spulenläufer führen diese ungenutzten Leiterbereiche sogar noch zu Fliehkraftproblemen aufgrund der großen Leitermasse im Umfangsbereich.In addition, a rotating axial field motor is known in JP 0550083449 AA, in which the air gap is between three coaxially mounted disks, each between the middle disk and the two outer disks, the middle disk carrying permanent magnet poles on its two end faces, and each air coil the outer edges of the middle pane is folded several times and in the air gap on both sides the middle one. The disk extends in the direction of the axis and rotates relative to the disks connected to one another. The advantages of this arrangement are the relatively small diameter with a relatively small axial expansion of the machine and the axial approach of the winding heads of each air coil on both sides. The effective proportion of conductors within the air coil is in two disc-shaped ones. axially magnetized air gap areas and the ineffective conductor areas lie in the near-axis and in the peripheral area of each air coil. There are high copper losses here, especially in the peripheral area, since each coil side is folded twice around a thick, double magnetic disk, which is preferably also equipped with a yoke core. In addition, because of the high peripheral speed, the highly effective conductor portions in this area, which are much more effective than those in the disk-shaped air gap area, are not used. When used as a coil rotor, these unused conductor areas even lead to centrifugal force problems due to the large conductor mass in the peripheral area.
Weiterhin sind linear arbeitenden Maschinen bekannt, wie sie in " Elektrische Kleinmotoren". Helmut Moczala, S.218 Bild 9.25, expert-Verlag 1993, für einen elektronisch kommutierten Spulenläufer dargestellt ist. Bei diesen Maschinen besteht der Luftspalt zwischen zwei rechteckigen, langgestreckten Platten einer luftspaltbegrenzenden Feldeinrichtung, deren magnetisches Feld den Luftspalt durchdringt, indem sich die Luftspule quer zur Bewegungsrichtung erstreckt und die Wickelköpfe oder unwirksamen Leiter jeweils an einem Außenrand der Platten liegen.Furthermore, linearly operating machines are known, such as those used in "small electric motors". Helmut Moczala, p.218 Fig. 9.25, expert-Verlag 1993, for an electronically commutated bobbin. In these machines, the air gap is between two rectangular, elongated plates of an air gap-limiting field device, the magnetic field of which penetrates the air gap by the air coil extending transversely to the Direction of movement extends and the winding heads or ineffective conductors each lie on an outer edge of the plates.
Bei ihnen hängt das Verhältnis des wirksamen zum unwirksamen Leiteranteil innerhalb einer zweipoligen Luftspule stark von der Maschinenbreite quer zur Bewegungsrichtung ab. Diese Maschinenbreite ist jedoch stark eingeschränkt, da sie zu unhandlichen Maschinen führen würde. So ist die Kupferausnutzung innerhalb einer Luftspule hier sehr ungünstig und die Maschinen nehmen zudem noch viel Raum ein.With them, the ratio of the effective to the ineffective conductor portion within a two-pole air coil depends strongly on the width of the machine across the direction of movement. However, this machine width is very limited because it would lead to unwieldy machines. The copper utilization within an air coil is very unfavorable here and the machines also take up a lot of space.
Der Erfindung liegt die Erkennntnis zu Grunde, daß diese Maschinen und damit bisher keine elektrische Maschine die. von Michael Faraday gefundenen, Idealbedingungen für die Energieumsetzung bei der Relativbewegung zwischen Leiter und Magnetfeld in Qualität (Rechtwinkligkeitsbedingung zwischen den Vektoren des Leiters, des Feldes und der Geschwindigkeit) und Quantität (Maximierung der Beräge der Vektoren) befriedigend in seiner Gesamtheit für elektrische Maschinen mit zweipoligen Luftspulen umsetzt.The invention is based on the knowledge that these machines and thus far no electrical machine. found by Michael Faraday, ideal conditions for the energy conversion during the relative movement between conductor and magnetic field in quality (perpendicularity condition between the vectors of the conductor, the field and the speed) and quantity (maximizing the deposits of the vectors) satisfactory in its entirety for electrical machines with two-pole Air coils.
Dies gilt vor allem dafür, daß innerhalb einer zweipoligen Luftspule der Leiteranteil der rechtwinklig zu Bewegungsrichtung liegt, bei rechtwinkliger Durchdringung durch magnetischesThis applies above all to the fact that within a two-pole air coil, the conductor portion is perpendicular to the direction of movement, with perpendicular penetration by magnetic
Feld, sehr gering ist.Field, is very low.
Will man diesen wirksamen Leiteranteil bei bestehenden Maschinen verbessern, führt das zu unpraktischen Maschinengrößen und ist aufgrund von Fliehkraft- und Schwingungsproblemen begrenzt.If you want to improve this effective conductor share in existing machines, this leads to impractical machine sizes and is limited due to centrifugal and vibration problems.
Weiterhin wurden die Qualitätsbedingungen, den Leiter in geschwindigkeitshohen Bereichen zu nutzen und die Nutzung der Vorteile von einer axialen Annäherung der Luftspule, nicht imFurthermore, the quality conditions to use the conductor in high-speed areas and the use of the advantages of an axial approach of the air coil were not in the
Zusammenhan 4gD g Cesehen.Together 4 gD g Cesehen.
Die konstruktiven Formen bestehender Luftspulenrnaschinen schränken die Umsetzung der von Faraday gefundenen Idealbedingungen sehr ein. was zur Folge hat. daß der unwirksame Leiter innerhalb einer zweipoligen Luftspule sehr groß ist gegenüber dem wirksamen Leiteranteil, so daß die Kupferverluste innerhalb einer Luftspule sehr groß sind.The constructive forms of existing air coil machines limit the implementation of the ideal conditions found by Faraday very much. which has the consequence. that the ineffective conductor within a two-pole air coil is very large compared to the effective conductor portion, so that the copper losses within an air coil are very large.
Diese schlechte Kupferausnutzung, in Qualität und Quantität, innerhalb einer Luftspule der bestehenden Maschinen schränkt die Leistung und den Wirkungsgrad stark ein und hat eine Vielzahl von weiteren Problemen und Nachteilen je nach Anwendung zur Folge.This poor copper utilization, in quality and quantity, within an air coil of the existing machines severely limits the performance and the efficiency and has a number of further problems and disadvantages depending on the application.
Diese bestehen in einem erhöhten ohmschen und induktiven Widerstand und einer vergrößertenThese consist of an increased ohmic and inductive resistance and an increased
Spulenmasse. Dies führt zu Wärmeproblemen, zu großen Maschinenvolumen, zu einer erhöhten elektrischen Zeitkonstante und Anlaufzeitkonstante und führt damit zu geringer Dynamik fürCoil mass. This leads to heat problems, to large machine volumes, to an increased electrical time constant and start-up time constant and thus leads to low dynamics for
Motoren.Engines.
Die erhöhte Anlaufzeitkonstante hat ein langsames Anlaufen zur Folge, was sowohl für Motoren als auch für Generatoren, z.B. für kleine Windkraftanlagen, von Nachteil ist. Verringert man die Kupferverluste innerhalb einer Luftspule durch kleinere Spulen- und Polweiten führt das zu vielpoligen Maschinen geringerer Polstärke, erhöhten Wirbelstromverlusten innerhalb der Wicklung und bei Gleichstrommaschinen zu erhöhtem Kommutierungsaufwand, sowohl bei mechanisch, als auch bei elektronisch kommutierten Maschinen.The increased start-up time constant results in a slow start-up, which is disadvantageous both for motors and for generators, for example for small wind turbines. If the copper losses within an air coil are reduced by smaller coil and pole widths, this leads to multi-pole machines with smaller pole thickness, increased eddy current losses within the winding and, in the case of direct current machines, increased commutation effort, both for mechanically and electronically commutated machines.
Aufgrund der schlechten Leiterausnutzung muß viel Magnetmaterial aufgewendet werden, um eine gewünschte Leistung zu erreichen, so daß der Magnetaufwand bezogen auf die Leistung sehr groß ist.Due to the poor conductor utilization, a lot of magnetic material has to be used in order to achieve a desired output, so that the magnet expenditure in relation to the output is very large.
Zusätzlich erhöht sich die Maschinenmasse und die Maschinenabmessungen im Durchmesser, in der axialen Länge oder in der Ausdehnung quer zur Bewegungsrichtung, was für viele Anwendungen und speziell in Fahr- und Flugzeugen und in der Raumfahrt von Nachteil ist. Die erhöhte Verlustwärme hat eine Leistungsbegrenzung der Maschinen zur Folge. Die Verluste verringern insgesamt den Wirkungsgrad der Maschine, was sich bei der Anwendung als Motor für Batteriebetrieb (z.B. Antrieb in Fahrzeugen wie Gabelstablem, Elektroautos und -booten) und als Generator für die Einspeisung in eine Batterie (z.B. Fahrzeuglichtmaschine, kleine Windgeneratoren) besonders nachteilig auswirkt.In addition, the machine mass and the machine dimensions increase in diameter, in the axial length or in the extent transverse to the direction of movement, which is disadvantageous for many applications and especially in vehicles and aircraft and in space travel. The increased heat loss results in a limitation of the performance of the machines. Overall, the losses reduce the efficiency of the machine, which has a particularly disadvantageous effect when used as a motor for battery operation (e.g. drive in vehicles such as fork brackets, electric cars and boats) and as a generator for feeding into a battery (e.g. vehicle alternator, small wind generators) .
So besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine kompakte hocheffektive elektrischen Maschine zu schaffen, die die Vorzüge der bestehenden Maschinen ebenfalls bietet und darüberhinaus die Möglichkeit schafft, die Faraday'schen Idealbedingungen in einem weit aus höherem Maß zu realisieren als die bekannten Maschinen. Das bedeutet die Leiterausnutzung innerhalb einer zweipoligen Luftspule auf engstem Raum in Qualität und Quantität zu erhöhen und dabei praktische, kompakte Maschinenabmessungen zu erreichen. Anders ausgedrückt, ist das Verhältnis des wirksamen zum unwirksamen Leiteranteil innerhalb einer zweipoligen Luftspule auf engstem Raum zu erhöhen, so daß mehr Leiter innerhalb einer Luftspule wirksam im Feld liegt, daß mehr Leiter rechtwinklig zum Feld liegt und daß mehr Leiter innerhalb des Feldes die Möglichkeit hat, auf engem Raum rechtwinklig zur Bewegungsrichtung zu liegen (in Abhängigkeit der Wickelvorschrift). Darüberhinaus soll bei rotierenden Maschinen die axiale Annäherung der Luftspule vorteilhaft eingesetzt werden, in dem sie insgesamt innerhalb einer Luftspule eine Vergrößerung des wirksamen Leiteranteiles bewirkt, und die Nutzung der hohen Umfangsgeschwindigkeiten soll mit den Vorteilen der axialen Annäherung verbunden werden, und insgesamt soll eine größere Flexibilität der Maschinenauslegung in einem großen Spektrum von Leistungsklassen und Anwendungsgebieten erreicht und die zuvor genannten Probleme und Nachteile der bekannten Maschinen gelöst werden.Thus, the object of the invention is to create a compact, highly effective electrical machine which also offers the advantages of the existing machines and, moreover, creates the possibility of realizing Faraday's ideal conditions to a far greater extent than the known machines. This means increasing the conductor utilization within a two-pole air coil in a confined space in quality and quantity and thereby achieving practical, compact machine dimensions. In other words, the ratio of the effective to the ineffective conductor portion within a two-pole air coil must be increased in a confined space, so that more conductors within an air coil are effectively in the field, that more conductors are perpendicular to the field and that more conductors within the field have the possibility to lie at right angles to the direction of movement (depending on the winding instructions). In addition, the axial approach of the air coil is to be used advantageously in rotating machines by overall increasing the effective conductor portion within an air coil, and the use of the high peripheral speeds is to be combined with the advantages of the axial approach, and overall, greater flexibility is to be achieved the machine design in a wide range of performance classes and application areas and the aforementioned problems and disadvantages of the known machines are solved.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 oder 2.The object is achieved by an electrical machine having the features of patent claim 1 or 2.
Die erfindungsmäßige elektrische Maschine hat einen Luftspalt oder einen Luftspalt, der aus mehreren Luftspaltabschnitten besteht, der im wesentlichen von einer Feldeinrichtung begrenzt ist. die mindestens aus jeweils ein oder mehreren Iten und 2ten Körpern besteht, die benachbart angeordnet sind und die sich im Luftspalt gegenüber liegen, wobei zu mindestens einer der einander zugewandten Seiten magnetischen Pole gehören, die senkrecht zum Luftspalt magnetisiert sind, sich quer zu einer Bewegungsrichtung, im wesentlichen über den vollen Luftspalt, jeweils als ganzen Pol oder in Teilpole unterteilt, erstrecken, in Bewegungsrichtung wechseln und deren Feld im wesentlichen gradlinig, innerhalb des Polflächenbereiches jedes Poles, von einer Grenzfläche des Luftspaltes zur gegenüberliegenden Grenzfläche verläuft, zu der entweder auch magnetische Pole gehören und/oder die mindestens vorwiegend aus Rückschlußmaterial besteht. Weiterhin gehört zu der elektrischen Maschine mindestens eine zweipolige Luftspule oder eine Wicklung mit zweipoligen Luftspulen, die keinen Kontakt zu Rückschlußmaterial hat, sich im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung etwa mittig im Luftspalt befindet, sich gleichmäßig vom Iten und 2ten Köφer beabstandet im Luftspalt erstreckt und sich relativ zur Feldeinrichtung bewegt, und dabei jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule die Bewegungsrichtung quert, und am äußeren Rand des Luftspaltes mit einer anderen Spulenseite direkt oder über unwirksame Leiter zu mindestens einen Luftspule verbunden ist. In der Lösung der Aufgabe besteht der Luftspalt, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, aus mindestens zwei benachbarten Luftspaltabschnitten, von denen jeweils zwei benachbart zueinander liegen und mit einer ihrer Luftspaltgrenzflächen, die zum Iten Köφer gehören, an der so bestehenden gemeinsamen Kante aneinanderstoßen. Jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule verläuft durch alle Luftspaltabschnitte des Luftspaltes, wobei sie an jeder dieser Kanten ihre geometrische Form ändert, und jede Spulenseite dabei eine Biegung oder Faltung um den Iten Köφer vollzieht, und jede Spulenseite im wesentlichen im Luftspalt verläuft. Alternativ kann man hier auch sagen, daß jede Spulenseite, bei ihrem Verlauf durch den Luftspalt, an der Kante gebogen oder gefaltet wird, und jede Spulenseite im wesentlichen im Luftspalt verläuft. Noch eine andere Alternative ist hier, daß die Luftspule an der Kante ihr geometrisches Kontinuum höchstens zwei mal ändert und jede Spulenseite im wesentlichen im Luftspalt verläuft, wobei ein gomerisches Kontinuum eine Reihe von miteinander verbundenen Punkten ist, die ein geometrisches Gebilde ergeben (z.B. Gerade, Kreis). In einer anderen Lösung der Aufgabe besteht der Luftspalt, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, aus mindestens einem bogenförmigen Luftspaltabschnitt, in dem sich jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule mindestens im wesentlichen in der vollen Bogenlänge erstreckt, und die durch die Luftspaltabschnitte des Luftspaltes und im wesentlichen im Luftspalt verläuft.The electrical machine according to the invention has an air gap or an air gap which consists of a plurality of air gap sections, which essentially delimits a field device is. which consists of at least one or more ith and 2nd bodies, which are arranged adjacent to each other and which lie opposite each other in the air gap, with at least one of the sides facing one another having magnetic poles which are magnetized perpendicularly to the air gap and extend transversely to a direction of movement, extend essentially over the full air gap, each subdivided as a whole pole or into partial poles, change in the direction of movement and their field runs essentially in a straight line, within the pole surface area of each pole, from one interface of the air gap to the opposite interface, to which either also magnetic poles belong and / or which consists at least predominantly of inference material. Furthermore, the electrical machine includes at least a two-pole air coil or a winding with two-pole air coils, which has no contact with the yoke material, is on average transverse to the direction of movement in the middle of the air gap, evenly spaced from the Ith and 2nd body in the air gap and extends relatively moved to the field device, and each coil side of the at least one air coil crosses the direction of movement, and is connected to another coil side at the outer edge of the air gap directly or via ineffective conductors to form at least one air coil. In solving the problem, the air gap, in cross section to the direction of movement, consists of at least two adjacent air gap sections, two of which are adjacent to each other and with one of their air gap interfaces, which belong to the first body, butt against each other at the common edge thus existing. Each coil side of the at least one air coil runs through all air gap sections of the air gap, changing their geometric shape at each of these edges, and each coil side making a bend or fold around the first body, and each coil side essentially running in the air gap. Alternatively, it can also be said here that each side of the coil, as it passes through the air gap, is bent or folded at the edge, and each side of the coil essentially runs in the air gap. Yet another alternative is that the air coil on the edge changes its geometric continuum at most twice and each side of the coil runs essentially in the air gap, whereby a Gomeric continuum is a series of interconnected points that form a geometric structure (e.g. straight line, Circle). In another solution to the problem, the air gap, in cross section to the direction of movement, consists of at least one arcuate air gap section, in which each coil side of the at least one air coil extends at least substantially the full arc length, and through the air gap sections of the air gap and essentially runs in the air gap.
Durch die beschriebene Art des Luftspaltverlaufes und der Spulenführung, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, wird eine für die Maschine raumsparende Richtungsänderung des Luftspaltes und der Luftspulen erreicht, bei der die Spulenseiten im wesentlichen im Luftspalt liegen, wodurch sich das Verhältnis des wirksamen Spulenanteiles zur Spulenweite bz . zum unwirksamen Leiteranteil innerhalb einer Luftspule, wesentlich verbessert, und so innerhalb der Luftspule sehr viel Leiter auf engstem Raum hochwirksam für die Energieumsetzung ist. so daß das Magnet- und Leitermaterial besser genutzt ist. Und die Erfindung ganz neueDue to the described type of air gap course and the coil guide, in cross section to the direction of movement, a space-saving change of direction of the air gap and the air coils is achieved for the machine, in which the coil sides are essentially in the air gap, whereby the ratio of the effective coil portion to the coil width or . to the ineffective conductor portion within an air coil, significantly improved, and so within the Air coil very much conductor in a confined space is highly effective for energy conversion. so that the magnet and conductor material is better used. And the invention completely new
Maschinenformen beinhaltet.Includes machine forms.
Diese Art der Biegung oder Faltung ermöglicht eine vorteilhafte axiale Annäherung derThis type of bending or folding enables an advantageous axial approximation of the
Spulenseiten im Sinne der Faraday'schen Idealbedingungen.Coil sides in the sense of Faraday's ideal conditions.
Durch die Erfindung wird das Anwendungsspektrum der elektrischen Maschinen desThe application spectrum of the electrical machines of the
Oberbegiffes des Iten Anspruches stark erweitert und darüberhinaus werden neueThe main concept of the first claim is greatly expanded and new ones are added
Leistungsbereiche erschlossen. Weiterhin ermöglicht das grundlegend die Lösung aller Probleme der Aufgabenstellung.Service areas developed. Furthermore, this basically enables all problems of the task to be solved.
Zu der in dem Hauptanspruch und in dem Nebenanspruch erfundenen elektrischen Maschine sind die wichtigsten Weiterbildungen in den Unteransprüchen 3 bis 37 beschrieben, so wie hier folgend in ausführlicher Weise:For the electrical machine invented in the main claim and in the subsidiary claim, the most important further developments are described in subclaims 3 to 37, as follows in detail here:
Bei der Betrachtung des Verlaufes des Luftspaltes ist im Folgenden immer die Sicht, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, gemeint.When looking at the course of the air gap, what is meant in the following is always the view, in cross section to the direction of movement.
Mit dem Begriff Feldeinrichtung sind alle Teile der elektrischen Machine gemeint, die der Erzeugung, Speicherung, Leitung und Begrenzung des magnetischen Feldes innerhalb der Maschine dienen, wobei das, luftspaltbegrenzende lte und 2te Köφer. luftspaltbegrenzende Köφer im Faltbereich der Luftspule, einseitig des Leiters im Faltbereich angebrachte magnetische Pole, die keine direkte gegenüberliegende Luftspaltbegrenzung haben, und Verbindungsköφer zwischen 1 tem und 2tem Köφer sind.The term field device means all parts of the electrical machine which serve to generate, store, conduct and limit the magnetic field within the machine, the air gap-limiting old and second bodies. air gap-limiting bodies in the folding area of the air coil, magnetic poles attached to one side of the conductor in the folding area, which have no directly opposite air gap limitation, and are connecting bodies between 1 tem and 2nd body.
Neben der vorzuziehenden Möglichkeit, den magnetischen Kreis über einen Rückschluß des Iten und 2ten Köφers zwischen benachbarten magnetischen Polen zu schließen, gibt es auch die Möglichkeit den magnetischen Kreis über Verbindungsköφer. aus vorwiegend Rückschlußmaterial, zwischen im Luftspalt gegenüberliegenden Polbereichen des Iten und 2ten Köφers zu schließen, wobei als Verbindungsköφer z.B. bei rotierenden Maschinen bevorzugt die Achse oder Welle zu nennen ist. Eine solche Möglichkeit kommt in Betracht, wenn benachbarte magnetische Pole eines Iten oder 2ten Köφers voneinander beabstandet und. mindestens im Polbereich, magnetisch isoliert voneinander aufgebaut sind. Dies ist der Fall. wenn zwischen den Polen Schlitze eingebracht werden, die der Durchleitung von Kühlmittel, zur Kühlung der Wicklung, dienen. Zweckdienlich sind diese Schlitze zur Bewegungsrichtung hin angeschrägt, so daß sie gleichzeitig als Propeller das Kühlmittel fördern.In addition to the preferable possibility of closing the magnetic circuit via a conclusion of the Ith and 2nd body between adjacent magnetic poles, there is also the possibility of the magnetic circuit via connecting bodies. made mainly of inference material, between the opposite pole areas of the Ith and 2nd bodies in the air gap, with the connecting body e.g. in the case of rotating machines, the axis or shaft is preferred. Such a possibility comes into consideration if adjacent magnetic poles of an Ith or 2nd body are spaced apart and. are constructed magnetically isolated from one another at least in the pole region. That is the case. if slots are made between the poles, which are used for the passage of coolant to cool the winding. Conveniently, these slots are chamfered towards the direction of movement, so that they simultaneously promote the coolant as a propeller.
Als Rückschlußmaterial ist ferromagnetisches Material, aus Fertigungs- und Kostengründen, zu bevorzugen. Eine Weiterbildung besteht darin, daß der mindestens eine bogenförmige Luftspaltabschnitt kreisbogenförmig ist. Kreisbogenförmige Luftspaltabschnitte bieten eine sehr harmonische und effektive Feldverteilung.Ferromagnetic material is preferred as the inference material, for manufacturing and cost reasons. A further development consists in that the at least one arcuate air gap section is in the form of a circular arc. Arc-shaped air gap sections offer a very harmonious and effective field distribution.
Bei einer Weiterbildung dessen, ist der lte Köφer, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, ein Kreis oder ein Teilkreis, der bevorzugt ein Rückschluß ist und der 2te Köφer den Iten Köφer konzentrisch gleichmäßig beabstandet im wesentlichen umgibt, wobei der 2te Köφer einen durchgehenden Schlitz in Bewegungsrichtung, zur Durchführung der Spulenhalterung, aufweist. Die Luftspule ist kreisförmig um den Iten Köφer gebogen. Diese Weiterbildung hat den Vorteil einer gleichmäßigen Feldverteilung über den gesamten Luftspalt, wenn die magnetischen Pole, die bevorzugt zum 2ten Köφer gehören, radial magnetisiert sind.In a further development of this, the lth body, in cross section to the direction of movement, is a circle or a partial circle, which is preferably a conclusion and the 2nd body essentially concentrically surrounds the Ith body with even spacing, the 2nd body having a continuous slot in the direction of movement , to carry out the coil holder. The air coil is curved in a circle around the first body. This development has the advantage of a uniform field distribution over the entire air gap if the magnetic poles, which preferably belong to the second body, are radially magnetized.
Bei einer anderen Weiterbildung ist der mindestens eine bogenförmige Luftspaltabschnitt ungleichmäßig gebogen und vorteilhafterweise ellipsenförmig. Diese Form bietet für den Luftspalt bzw. diesen Luftspaltabschnitt auch eine sehr harmonische und lückenlose Feldverteilung in Verbindung mit einer vorteilhaften Raumnutzung.In another development, the at least one arc-shaped air gap section is bent non-uniformly and is advantageously elliptical. This shape also offers a very harmonious and gap-free field distribution in connection with an advantageous use of space for the air gap or this air gap section.
Umfaßt der ellipsenförmige Luftspalt einen Hauptscheitel und zwei Nebenscheitel ergibt das für eine rotierende Maschine eine günstige Trommelform, bei der viel Leiter einer Spulenseite im Umfangsbereich liegt und gleichzeitig die günstige Achsannäherung durch die Leiter im Bereich der beiden Nebenscheitel erreicht wird.If the elliptical air gap comprises a main apex and two secondary apices, this results in a favorable drum shape for a rotating machine, in which there is a large number of conductors on one side of the coil in the circumferential area and, at the same time, the favorable axis approach is achieved by the conductors in the area of the two secondary apices.
Ist der ellipsenförmige Luftspalt in der Ellipsenform flach ausgelegt, mit einem Nebenscheitel und zwei Hauptscheiteln, ergibt das eine sehr platzsparende Maschinenform, bei der z.B. bei rotierenden Maschinen der lte Köφer einerseits aufgrund der Scheibenform axial schmal ist und andererseits auch der energiereiche Umfangsbereich der Luftspulen auf sehr harmonische Weise genutzt wird, und die Achsannäherung beidseitig des Iten Köφers so vorteilhaft genutzt wird.If the elliptical air gap is laid out flat in the ellipse shape, with a secondary apex and two main apices, this results in a very space-saving machine shape, in which e.g. in rotating machines the first body is axially narrow on the one hand due to the shape of the disk and on the other hand the high-energy circumferential area of the air coils is used in a very harmonious way, and the axis approach on both sides of the first body is used to advantage.
Eine Weiterbildung ist. daß sich die gesamte Luftspule im wesentlichen innerhalb des Luftspaltes befindet.A further education is. that the entire air coil is essentially within the air gap.
So werden auch die Wickelköpfe noch teilweise genutzt, so daß sich die Kupferausnutzung der Luftspule verbessert.So the winding heads are still partially used, so that the copper utilization of the air coil is improved.
Bei einer Weiterbildung ist die Luftspule, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, um eine Kante des Iten Köφers gebogen oder gefaltet, die durch den Schnittpunkt zweier Grenzflächen zweier gerader, unter einem Winkel kleiner als 180° zueinander liegender Luftspaltabschnitte gebildet ist und jede Spulenseite mindestens in den Luftspaltabschnitten beidseitig der Kante verläuft. Das hat den Vorteil, daß die Spulenseiten quer zur Bewegungsrichtung weniger Raum einnehmen, was eine kompaktere Maschine ergibt und der Faltbereich der Luftspule sehr kurz ist, wobei der wesentliche Teil einer Spulenseite innerhalb des Feldes liegt. Eine Weiterbildung besteht darin, daß mindestens ein bogenförmiger mit einem geraden, benachbarten Luftspaltabschnitt, mit einer ihrer zum 1 ten Köφer gehörenden Grenzflächen, eine Kante bildend, aneinanderstoßen. So wird erreicht, daß ein großer Leiteranteil jeder Spulenseite auch beim Übergang von einem bogenförmigen Luftspaltabschnitt in den benachbarten geraden Luftspaltabschnitt im Luftspalt liegt und durch die konstruktive Variante weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ermöglicht werden.In a further development, the air coil, in cross section to the direction of movement, is bent or folded around an edge of the Ith body, which is formed by the intersection of two interfaces of two straight air gap sections lying at an angle of less than 180 ° to one another and each coil side at least in the Air gap sections runs on both sides of the edge. This has the advantage that the coil sides take up less space transversely to the direction of movement, which results in a more compact machine and the folding area of the air coil is very short, the essential part of a coil side being within the field. A further development consists in that at least one arcuate with a straight, adjacent air gap section, with one of its boundary surfaces belonging to the 1st body, forming an edge, abuts one another. It is thus achieved that a large proportion of the conductors on each side of the coil lies in the air gap even in the transition from an arcuate air gap section into the adjacent straight air gap section, and further advantageous configurations are made possible by the design variant.
Eine Weiterbildung der beiden vorangegangenen Weiterbildungen ist, daß die Kante zweier aneinanderstoßender Grenzflächen, die zum Iten Köφer und zu zwei benachbarten Luftspaltabschnitten gehören, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, abgerundet ist. Dies begünstigt eine gleichmäßige Feldverteilung und vermeidet z.B. Sättigungserscheinungen in so einem Rückschlußbereich.A further development of the two previous further developments is that the edge of two abutting interfaces, which belong to the first body and to two adjacent air gap sections, is rounded off in section transverse to the direction of movement. This favors an even field distribution and avoids e.g. Signs of saturation in such an inference area.
Bei einer anderen Weiterbildung gehen benachbarte, aneinanderstoßende Luftspaltabschnitte direkt und lückenlos ineinander über, so daß beide Grenzflächen des Luftspaltes in diesemIn another development, adjacent, adjoining air gap sections merge directly and seamlessly into one another, so that both interfaces of the air gap in it
Bereich durchgehend sind. So wird eine maximale Durchdringung jeder Spulenseite durch magnetisches Feld im Bereich der Kante erreicht.Area are continuous. This ensures maximum penetration of each coil side by a magnetic field in the area of the edge.
Liegt ein kreisbogenförmiger zu einem geraden Luftspaltabschnitt auf diese Weise benachbart zueinander, erreicht man damit günstige, raumsparende und leicht zu fertigende Formen für dieIf an arc-shaped section to a straight air gap section lies adjacent to one another in this way, one obtains inexpensive, space-saving and easy-to-manufacture shapes for the
Köφer der Feldeinrichtung.Body of the field device.
Solche und ähnliche günstigen geometrischen Formen erreicht man in der in Anspruch 10 beschriebenen Weiterbildung. Hier ist noch eine weitere vorteilhafte Variante zu nennen, die aus einem geraden Luftspaltabschnitt der an einer oder an beiden seiner Enden in einen bogenförmigen Luftspaltabschnitt übergeht.Such and similar favorable geometric shapes are achieved in the further development described in claim 10. A further advantageous variant is to be mentioned here, which changes from a straight air gap section which, at one or at both ends, into an arcuate air gap section.
In allen dieser Ausgestaltungen können vorteilhafter Weise Scheiben oder Zylinder alsIn all of these configurations, disks or cylinders can advantageously be used as
Fertigungsgrundlage genommen werden, wobei sich diese Formen auch leicht montieren lassen.Manufacturing basis are taken, these shapes can also be easily assembled.
Eine besonders kostengünstige und einfach herzustellende, grundlegende Weiterbildung ist in Anspruch 11 beschrieben, bei der die gebogenen und gefalteten Leiteranteile jeder Spulenseite sehr kurz sind, aufgrund des sehr schmalen, schlitzförmigen Iten Köφers. Vorzugsweise ist die Kante des schlitzförmigen Köφers im Faltbereich abgerundet ausgeführt. so daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung eine halbkreisförmige Kante gebildet ist. Das hat den Vorteil einer gleichmäßigen Feldverteilung im Rückschluß, so daß keine Sättigungserscheinungen auftreten und das Feld der magnetischen Pole, die vorzugsweise auch im Faltbereich der Spulenseiten fortgesetzt sind, auch den Faltbereich ganz oder teilweise durchdringt und ungeschwächt vom Rückschluß aufgenommen wird.A particularly inexpensive and easy to manufacture, basic development is described in claim 11, in which the bent and folded conductor portions of each coil side are very short, due to the very narrow, slit-shaped body. The edge of the slit-shaped body is preferably rounded in the fold area. so that a semicircular edge is formed in cross section to the direction of movement. This has the advantage of a uniform field distribution in the yoke, so that no saturation phenomena occur and the field of the magnetic poles, which are preferably also continued in the fold area of the coil sides, also completely or partially penetrates the fold area and is undiminished by the yoke.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß der Luftspalt, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, aus mehreren aneinanderstoßenden Luftspaltabschnitten besteht, die gerade oder bogenförmig sind. durch die jede Spulenseite verläuft und die dabei mindestens eine Links und eine Rechtsbiegung vollzieht. Dies hat den Vorteil, daß die Spulenseite auf engem Raum sehr lang ist und durch das Verhältnis wirksamer Leiter zum unwirksamen Leiter der Luftspule sehr groß ist. Eine Weiterbildung dessen besteht darin, daß drei gerade Luftspaltabschnitte, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, parallel zueinander verlaufen und jede Spulenseite durch alle drei Luftspaltabschnitte verläuft, indem sie einen Linksbogen und einen Rechtsbogen vollzieht, wenn sie von einem Abschnitt in den benachbarten verläuft. Diese Faltmethode der Spulenseiten ist sehr platzsparend und effektiv.A further development is that the air gap, in cross section to the direction of movement, consists of several abutting air gap sections, which are straight or curved. through which each side of the coil runs and which has at least one left and one right bend takes place. This has the advantage that the coil side is very long in a small space and is very large due to the ratio of effective conductors to ineffective conductors of the air coil. A further development of this consists in that three straight air gap sections, parallel to the direction of movement, run parallel to one another and each coil side runs through all three air gap sections by performing a left and a right arc when it runs from one section into the neighboring ones. This method of folding the coil sides is very space-saving and effective.
Eine andere Weiterbildung dessen besteht darin, daß drei gerade Luftspaltabschnitte, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, benachbart zueinander liegen, durch die jede Spulenseite nacheinander verläuft, wobei zwei Luftspaltabschnitte parallel zueinander liegen und der dritte Luftspaltabschnitt dazu einen Winkel von 90° einnimmt. Bei rotierenden Bewegungen hat das den Vorteil, daß viel Leiter im geschwindigkeitshohen Umfangsbereich liegt und gleichzeitig ein Wickelkopf im achsnahen Bereich sehr kurz ist. Die Glockenform hat hierbei mechanische und fertigungstechnische Vorteile.Another development of this is that three straight air gap sections, in cross section to the direction of movement, are adjacent to each other, through which each side of the coil runs one after the other, two air gap sections lying parallel to one another and the third air gap section at an angle of 90 °. With rotating movements, this has the advantage that there is a lot of conductor in the high-speed circumferential area and at the same time a winding head in the area near the axis is very short. The bell shape has mechanical and manufacturing advantages.
Eine Weiterbildung ist, daß im gefalteten Bereich der Luftspule einseitig magnetische Pole angebracht sind, deren Feld nicht im wesentlichen gradlinig von der Polfläche zur gegenüberliegenden Grenzfläche im Luftspalt verläuft. Auch diese Nutzung des Faltbereiches der Spulenseiten ist vorteilhaft, besonders wenn sie im Umfangsbereich einer rotierenden Maschine liegen.A further development is that magnetic poles are attached on one side in the folded area of the air coil, the field of which does not run essentially in a straight line from the pole face to the opposite interface in the air gap. This use of the fold area of the coil sides is also advantageous, especially if they are in the peripheral area of a rotating machine.
Eine andere Weiterbildung diesbezüglich besteht darin, daß auch die gefalteten oder die gebogenen Leiter der Spulenseiten im Faltbereich vom Feld durchdrungen sind, was im wesentlichen gradlinig verläuft. Dies ist vorteilhaft, weil man damit die maximale Energieumsetzung, bezogen auf die Qualität der Felddurchdringung des Leiters, erreicht.Another further development in this regard consists in the fact that the folded or the bent conductors of the coil sides in the fold area are penetrated by the field, which is essentially straight. This is advantageous because it achieves the maximum energy conversion based on the quality of the conductor's field penetration.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, mindestens zwei benachbarte Luftspaltabschnitte des Luftspaltes, in ihren zu dem 1 ten Köφer gehörenden und aneinanderstoßen Grenzflächen magnetische Teilpole enthalten, die über die gemeinsame Kante hinaus einen gemeinsamen, durchgehenden Pol bilden, der rechtwinklig zu seiner Luftspaltgrenzfläche magnetisiert ist. Dies hat den Vorteil, daß auch ein Faltbereich der Spulenseiten im Bereich der Kante der aneinanderstoßenden Grenzflächen auf einfach herzustellende Weise vom Feld durchdrungen ist und die magnetischen Pole des Iten Köφers großflächiger und damit leistungsstärker sind.A further development consists in the fact that, in cross section to the direction of movement, at least two adjacent air gap sections of the air gap contain magnetic partial poles in their interfaces, which belong to the 1st body and which abut one another, which form a common, continuous pole beyond the common edge, which is at right angles is magnetized to its air gap interface. This has the advantage that a fold area of the coil sides in the area of the edge of the abutting interfaces is easily penetrated by the field and the magnetic poles of the first body are larger and thus more powerful.
Eine platzsparende und einfach herzustellende Ausgestaltung der vorhergehenden Weiterbildung liegt darin, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung zu den Grenzflächen, des Iten Köφers, der mindestens drei Luftspaltabschnitte magnetische Pole gehören, die über die Kanten jeweils zu einem magnetischen Pol verbunden sind, der sich so mindestens über die drei Luftspaltabschnitte erstreckt, rechtwinklig zu seiner Luftspaltgrenzfläche magnetisiert ist und vorzugsweise um einen, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, schlitzförmigen Rückschlußköφer, der den Kern des 1 ten Köφers bildet, angebracht sind.A space-saving and easy to manufacture embodiment of the previous further development is that in the cross-section to the direction of movement to the interfaces, the Ith body, the at least three air gap sections include magnetic poles, which are each connected via the edges to form a magnetic pole, which is at least so extends over the three air gap sections, is magnetized perpendicular to its air gap interface and preferably around a, in cross section to the direction of movement, slit-shaped yoke body, which forms the core of the 1st body, are attached.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 17 angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 17 ermöglicht einen flexiblen Maschinenaufbau, bei der die Maschinenabmessungen und die Größe der verwendeten Pole an die Anforderungen angepaßt werden können.An advantageous embodiment is specified in claim 17. The development according to claim 17 enables a flexible machine structure, in which the machine dimensions and the size of the poles used can be adapted to the requirements.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 18 angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 18 ermöglicht einen schmalen Maschinenaufbau und die Verwendung von großen, einfach herzustellenden, leistungsstarken Polen im verbindenden Luftspaltabschnitt. die nicht zum Iten Köφer gehören, und ist eine grundlegende Variante bei der Ausgestaltung für viele Weiterbildungen.An advantageous embodiment is specified in claim 18. The development according to claim 18 enables a narrow machine structure and the use of large, easy-to-produce, powerful poles in the connecting air gap section. which do not belong to the first body, and is a basic variant in the design for many further training courses.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, der 2te Köφer mindestens teilweise um den Faltbereich oder einen gebogenen Leiterbereich der Luftspule, dem Spulenverlauf in gleichmäßigem Abstand folgend, herumgezogen ist und damit auch in diesem Bereich eine luftspaltbegrenzende Feldeinrichtung bildet. Dies ermöglicht eine optimale Durchdringung des Leiters mit magnetischem Feld, wobei sich die Polflächen um den herumgezogenen Bereich vergrößern, wenn zum 2ten Köφer magnetische Pole gehören, so daß die Maschine ingesamt auch wesentlich leistungsstärker wird.A further development consists in that, in cross-section to the direction of movement, the second body is at least partially drawn around the folded area or a curved conductor area of the air coil, following the course of the coil at a uniform distance, and thus also forms an air gap-limiting field device in this area. This enables an optimal penetration of the conductor with a magnetic field, the pole areas increasing around the area moved around if the second body has magnetic poles, so that the machine as a whole also becomes considerably more powerful.
Eine andere Weiterbildung besteht darin, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung mindestens ein 2ter Köφer, im Kantenbereich eines Iten Köφers. um den die Luftspule gebogen oder gefaltet ist, mit einem Rückschlußflachband, mit seiner in Bewegungsrichtung verlaufenden Außenkante, verbunden ist. das mindestens in diesem Spulenbereich die Luftspule einseitig begrenzt.Another development consists in the fact that at least a second body cross-sectionally to the direction of movement, in the edge region of an ith body. around which the air coil is bent or folded is connected to a return flat ribbon with its outer edge running in the direction of movement. that at least in this coil area limits the air coil on one side.
Bei einer Ausgestaltung dessen, trägt das Rückschlußflachband luftspaltseitig magnetische Pole. die bevorzugt Richtung der Kante oder des Rückschluß des Iten Köφers magnetisiert sind. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, daß auf kostengünstige und einfach herzustellende Weise auch der Spulenbereich im Bereich einer Kante des Iten Köφers genutzt wird und darüberhinaus bei einer anderen Ausgestaltung das Rückschlußflachband noch einen sich anschließenden weiteren Luftspaltabschnitt einseitig begrenzt, was in Verbindung mit Patentanspruch 18 z.B. in Figur 4 eine Anwendung findet.In one embodiment of this, the return flat ribbon carries magnetic poles on the air gap side. the direction of the edge or the back yoke of the Ith body are preferably magnetized. This further development has the advantage that the coil area in the region of an edge of the first body is also used in a cost-effective and simple manner and, in another embodiment, the yoke flat band further limits one subsequent air gap section, which in connection with claim 18 e.g. an application is found in FIG.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß mehrere Maschinen aneinander grenzen, fest miteinander verbunden sind und dabei einen gemeinsamen 2ten Köφer der Feldeinrichtung nutzen, wodurch. im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, bei einer Ausgestaltung, mit einem gemeinsam genutzten Rückschluß, insgesamt ein Rückschluß eingespart wird und bei einer anderen Ausgestaltung der gemeinsame 2te Köφer ein permanentmagnetischer Köφer ist, von dem jede der aneinandergrenzenden Maschinen einen der beiden Pole verwendet, was insgesamt einen magnetischen Pol und einen Rückschluß einspart.A further development consists in that several machines adjoin one another, are firmly connected to one another and thereby use a common second body of the field device, whereby. in cross section to the direction of movement, in one embodiment, with a shared inference, one conclusion is saved overall and in another Design of the common 2nd body is a permanent magnetic body, of which each of the adjacent machines uses one of the two poles, which saves a magnetic pole and a conclusion.
In der Regel sind lte und 2te Köφer fest miteinander verbunden und bewegen sich gleichförmig miteinander, mit einer Ausnahme, bei der sie nur magnetisch gekoppelt sind, so daß Ungleichförmigkeiten zeitweise entstehen. Dies ist eine vorteilhafte Weiterbildung bei z.B. trommelformigen Iten und 2ten Köφern.As a rule, the lth and 2nd bodies are firmly connected to one another and move uniformly with one another, with one exception, in which they are only magnetically coupled, so that irregularities occasionally arise. This is an advantageous development in e.g. drum-shaped Iten and 2nd bodies.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß die Bewegung linear verläuft.A further development is that the movement is linear.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß die Bewegung rotierend, relativ um eine Achse oder Welle, ist.A further development is that the movement is rotating, relative to an axis or shaft.
Weiterbildungen bestehen darin, daß die Erfindung als Synchronmaschine mit Drehstrom, oder mit Wechselstrom oder mit mechanisch oder elektronisch kommutieπem Gleichstrom arbeitet.Further developments consist in the fact that the invention works as a synchronous machine with three-phase current or with alternating current or with mechanically or electronically commutated direct current.
In einer Weiterbildung ist die Wicklung aus Luftspulen als Wanderfeldwicklung aufgebaut.In a further development, the winding is made up of air coils as a traveling field winding.
Weiterbildungen bestehen darin, daß die magnetischen Pole des Erregerfeldes in ausgeprägter Form permanentmagnetisch und in einer anderen elektromagnetisch sind.Further developments consist in the magnetic poles of the excitation field being permanent magnetic in a pronounced form and electromagnetic in another.
Die erfundene elektrische Maschine wandelt elektrische Energie in mechanische Energie (Motor) und/oder mechanische Energie in elektrische Energie (Generator).The invented electrical machine converts electrical energy into mechanical energy (motor) and / or mechanical energy into electrical energy (generator).
Eine Weiterbildung arbeitet als Spulenläufer, bei einer anderen Weiterbildung ist die Feldeinrichtung der Läufer.One further training works as a coil runner, in another further training the field device is the runner.
Eine Ausgestaltung ist in Patentanspruch 23 angegeben. Die Weiterbildung des Patentanspruches 23 ermöglicht eine Halterung der Luftspule, die ihr Stabilität im Luftspalt bringt, aber auch so gelagert ist, daß möglichst viel Leiter der Spulenseiten ideal vom Feld durchdrungen ist.An embodiment is specified in claim 23. The further development of claim 23 enables the air coil to be held, which brings it stability in the air gap, but is also mounted in such a way that as much conductor of the coil sides as possible is ideally penetrated by the field.
Weitere Ausgestaltungen sind im Patentanspruch 24 angegeben. Die Weiterbildung in Patentanspruch 24 ermöglicht, daß die Spulenseiten vollkommen im Luftspalt liegen und die Spulenhalterung in einem für die Energieumsetzung unwirksamen Leiterbereich der Luftspule angebracht ist. Weitere Ausgestaltungen sind im Patentanspruch 25 angegeben. Die Weiterbildungen in Patentanspruch 25 ermöglichen die Nutzung der hocheffektiven Spulennutzung für verschiedene Anwendungen.Further refinements are specified in claim 24. The development in claim 24 enables the coil sides to lie completely in the air gap and the coil holder to be mounted in a conductor area of the air coil which is ineffective for energy conversion. Further refinements are specified in claim 25. The further developments in claim 25 enable the use of the highly effective coil use for various applications.
Eine Weiterbildung ist, daß bei rotierenden Maschinen, die sich der Achse oder Welle annähernde Luftspaltabschnitte haben, die Luftspule in diesen, axial gesehen, allgemein V- fÖrmig verläuft. Entsprechend dieses allgemein V-förmigen Verlaufes und in Abhängigkeit vom Wicklungschema sind auch die magnetischen Pole in diesem Bereich, axial gesehen segmentförmig, spitz zulaufend im achsnähesten Bereich, und dabei voneinander beabstandet oder segmentförmig dicht aneinanderliegend ausgeführt. Diese Weiterbildung ermöglicht eine Verkürzung der unwirksamen Leiter oder Wickelköpfe.A further development is that, in the case of rotating machines which have air gap sections which approach the axis or shaft, the air coil in these, viewed axially, has a generally V-shaped configuration. Corresponding to this generally V-shaped course and depending on the winding scheme, the magnetic poles in this area are also axially segment-shaped, tapering in the area closest to the axis, and are spaced apart from one another or segmentally close to one another. This further development enables the ineffective conductors or end windings to be shortened.
Eine Weiterbildung ist, daß die Spulenseiten im wesentlichen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung verlaufen, da das die maximale Energieumsetzung ermöglicht. Das bedeutet für rotierende Maschinen, die sich der Achse oder Welle annähernde Luftspaltabschnitte und Faltbereiche der Luftspulen haben, die nicht rechtwinklig zur Achse liegen, daß die Spulenseiten. die die Schenkel des V's sind, im wesentlichen radial projiziert verlaufen. Verläuft der Luftspaltabschnitt rechtwinklig zur Achse, verlaufen die Spulenseiten in diesem Bereich radial. Im Umfangsbereich verlaufen die Spulenseiten vorzugsweise axial.A further development is that the coil sides run essentially at right angles to the direction of movement, since this enables the maximum energy conversion. For rotating machines that have air gap sections and folding regions of the air coils that approach the axis or shaft and that are not perpendicular to the axis, this means that the coil sides. which are the legs of the V's, are essentially radially projected. If the air gap section is perpendicular to the axis, the coil sides run radially in this area. The coil sides preferably extend axially in the peripheral region.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß neben dem idealen rechtwinkligen Verlauf der Spulenseiten die Erfindung auch schräge, gebogene oder vorzugsweise evolvente Verläufe der Spulenseiten zur Bewegungsrichtung umfaßt, die für rotierende mechanisch kommutierte Motoren, vor allem mit nur einem oder gar keinem sich der Achse annäherdem Luftspaltanteil. Verwendung finden, und diese Erfindung auch für diese Wicklungsschemata eine erhebliche Verbesserung der Kupferausnutzung bedeutet. Jedoch ist es vorteilhaft, daß die Spulenseiten in ihren wesentlichen Teilen einen Winkel von 30° zur Bewegungsrichtung nicht unterschreiten, da sonst der wirksame Anteil des Leiters zu gering ist. Für die meisten Weiterbildungen sind Wicklungsschemata vorteilhaft, die ein im wesentlichen rechtwinkligen Verlauf der Spulenseiten zur Bewegungsrichtung haben.A further development consists in that, in addition to the ideal rectangular course of the coil sides, the invention also includes oblique, curved or preferably involute courses of the coil sides to the direction of movement which are suitable for rotating mechanically commutated motors, especially with only one or no air gap portion approaching the axis. Find use, and this invention means a significant improvement in copper utilization for these winding schemes. However, it is advantageous that the coil sides in their essential parts do not fall below an angle of 30 ° to the direction of movement, since otherwise the effective proportion of the conductor is too small. For most developments, winding schemes are advantageous which have an essentially rectangular course of the coil sides to the direction of movement.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß die allgemein V-förmigen Spulenabschnitte zu einer zweischichtigen Gleichstromwicklung gehören, dessen Spulenseiten im achsfernen Leiterbereich radial und im achsnächsten Leiterbereich bevorzugt evolvent oder schräge zur Bewegungsrichtung verlaufen, wobei die Spulenschenkel des V's einer Luftspule unterschiedlichen Schichten angehören. Das hat einerseits den Vorteil, daß sehr viele Spulenseiten dicht nebeneinander liegend die Luftspaltfläche gut nutzen, und daß der Luftspalt auch die achsnähesten Leiterbereiche beinhaltet, deren wirksamer Anteil so auch genutzt werden können. So eine Wicklung ist z.B. mit der Welle verbunden ein hocheffektiver Stellmotor. Bei einer Weiterbildung sind die, axial gesehen, allgemein V-förmigen Spulenteile der mindestens einen Luftspule in einem sich der Achse annähernden Luftspaltabschnitt deckungsgleich oder in der Projektion deckungsgleich mit den V-förmigen Spulenteilen eines gegenüberliegenden Luftspaltabschnittes derselben geschlossenen Luftspule. So ein symmetrischer Aufbau vereinfacht die Herstellung und verursacht eine ausgewogene Spannungsund Kraftverteilung in der Luftspule.A further development is that the generally V-shaped coil sections belong to a two-layer DC winding, the coil sides of which in the conductor region remote from the axis and in the conductor region closest to the axis preferably run involute or obliquely to the direction of movement, the coil legs of the V of an air coil belonging to different layers. On the one hand, this has the advantage that a large number of coil sides lying close to one another make good use of the air gap area, and that the air gap also contains the conductor regions closest to the axis, the effective portion of which can also be used in this way. Such a winding is connected to the shaft, for example, a highly effective servomotor. In a further development, the axially seen, generally V-shaped coil parts of the at least one air coil in an air gap section approaching the axis are congruent or, in projection, congruent with the V-shaped coil parts of an opposite air gap section of the same closed air coil. Such a symmetrical structure simplifies production and causes a balanced distribution of tension and force in the air coil.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß die Spulenseiten nach dem Prinzip einer Wellenwicklung miteinander verbunden sind und dabei n=3+2m Pole umfassen, wobei m eine ganze Zahl (m=0, 1,2,3...) ist und die Wicklung nur einen Teil des Iten Köφers in Bewegungsrichtung umfaßt. Diese Anordnung ist vor allem bei rotierenden Maschinen vorteilhaft, da die Teilwicklungen sich einfacher herstellen und montieren lassens. wobei mindestens zwei solcher Teilwicklungen, um den Iten Köφer zusammengefügt, eine Gesamtwicklung ergeben.A further development is that the coil sides are connected to one another according to the principle of a wave winding and thereby comprise n = 3 + 2m poles, where m is an integer (m = 0, 1,2,3 ...) and the winding only includes a part of the Iten body in the direction of movement. This arrangement is particularly advantageous for rotating machines, since the partial windings are easier to manufacture and assemble. whereby at least two such partial windings, put together around the first body, result in an overall winding.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß die Fläche der Luftspule im Luftspalt oder im Luftspaltabschnitt in etwa der Fläche des ihr gegenüberliegenden magnetischen Poles entspricht. Dies ermöglicht eine maximale Energieumsetzung z.B. im Generatorbetrieb.A further development consists in that the surface of the air coil in the air gap or in the air gap section corresponds approximately to the surface of the magnetic pole opposite it. This enables maximum energy conversion e.g. in generator mode.
Bei einer Weiterbildung liegen die. axial gesehen, allgemein V-förmigen Spulenabschnitte dicht nebeneinander über dem Umfang des Iten Köφers verteilt, wobei benachbarte Luftspulen zu verschiedenen Wicklungssträngen gehören und/oder einen unterschiedlichen Wickelsinn haben. So ist die ganze Luftspaltfläche vorteilhafterweise mit Luftspulen und magnetischen Polen voll belegt.In the case of further training, the. seen axially, generally V-shaped coil sections distributed closely next to one another over the circumference of the first body, adjacent air coils belonging to different winding strands and / or having a different winding sense. The entire air gap area is advantageously fully occupied with air coils and magnetic poles.
Bei einer Weiterbildung dessen gehören die nebeneinander liegenden Luftspulen zu einem Elektronikmotor, bei dem sechs geschlossene Luftspulen zu drei Strängen zusammengeschaltet sind und in jedem Luftspaltabschnitt der Luftspule mindestens einseitig acht Polen gegenüber liegen und in den Spulenbereich elektronische Sensoren eingebracht sind, um die Läuferstellung für die elektronische Regelung zu ermitteln. Bevorzugt ist der Motor mit zwei Spulenschichten aufgebaut, die zueinander in Bewegungsrichtung verdreht sind. Dies ist ein hocheffektiver. stromsparender Antriebsmotor mit geringsten Gleichlaufschwankungen für z.B. Tonbandgeräte. Plattenspieler oder Diskettenlaufwerke.In a further development of this, the adjacent air coils belong to an electronic motor, in which six closed air coils are connected to form three strands and in each air gap section of the air coil, at least one side faces eight poles and electronic sensors are introduced into the coil area in order to determine the rotor position for the electronic ones To determine regulation. The motor is preferably constructed with two coil layers which are rotated relative to one another in the direction of movement. This is a highly effective one. energy-saving drive motor with minimal synchronization fluctuations for e.g. Tape recorders. Turntables or floppy drives.
Bei einer anderen Weiterbildung sind die, axial gesehen, allgemein V-förmigen Spulenteile. mindestens eines, sich der Achse annähernden Luftspaltabschnittes. einander überlappend angeordnet, wobei vorzugsweise der achsnahe Bereich mehrlagig und der Feldbereich bevorzugt ein- oder zweilagig ausgeführt ist. So ist die Luftspaltfläche durch mehr Spulenseiten belegt, ohne daß die Luftspaltbreite steigt und die kurzen Wickelkopfleiter oder unwirksamer Leiter im energieschwachen achsnahen Bereich liegen. Bei einer Weiterbildung dessen sind die geschlossenen Luftspulen mit mehreren Windungen. innerhalb einer zweischichtigen Gleichstromwicklung, über den Umfang des Iten Köφers. um einen Kommutatorschritt nach jedem Umlauf verdreht, verteilt und vorzugsweise über einen Kommutator miteinander verschaltet. Im axialen Bereich ist die Wicklung mehrschichtig überlappend, so daß dieser Spulenbereich aus dem Feldbereich ausgespart ist. Dies ist ein hocheffektiver Stell- und Servo- und Schrittmotor, der höchste Beschleunigungen bei höchsten Drehmomenten und geringsten Gleichlaufschwankungen als Spulenläufer erreicht.In another development, the axially seen, generally V-shaped coil parts. at least one air gap section approaching the axis. arranged overlapping one another, the region near the axis preferably being of multi-layer construction and the field region preferably having one or two layers. For example, the air gap area is occupied by more coil sides without the air gap width increasing and the short end winding conductors or ineffective conductors being in the low-energy region close to the axis. In a further development of this, the closed air coils have several turns. within a two-layer DC winding, over the circumference of the Ith body. rotated by one commutator step after each revolution, distributed and preferably interconnected via a commutator. In the axial area, the winding is overlapping in several layers, so that this coil area is left out of the field area. This is a highly effective actuator and servo and stepper motor that achieves the highest accelerations with the highest torques and the lowest synchronous fluctuations as a coil rotor.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß in sich der Achse oder Welle annähernden Luftspaltabschnitten, axial gesehen, mindestens die eine Luftspule als Durchmesserwicklung ausgeführt ist, wobei es vorteilhaft ist mindestens eine weitere z.B. eine zweite Durchmesserwicklung 90° verdreht dazu anzubringen und diese sich in achsnähe überlappen. Dies ist ein besonders preisgünstig herzustellender Motor, mit einfach herzustellenden Luftspulen, der mit vergleichsweise herkömmlichen Durchmesserwicklungen eine hohe Leiterausnutzung, einen hohen Wirkungsgrad und ein hohes Drehmoment hat. und der auch für Kleinstantriebe mit platzsparendem Scheibenaufbau wie z.B. für Uhren Verwendung findet.A further development consists in that, in axial terms, in air gap sections approaching the axis or shaft, at least one air coil is designed as a diameter winding, it being advantageous to use at least one further e.g. To do this, attach a second diameter winding 90 ° and overlap it near the axis. This is a particularly inexpensive motor to manufacture, with easy-to-manufacture air coils, which has a high conductor utilization, high efficiency and high torque with comparatively conventional diameter windings. and also for the smallest drives with space-saving disc construction such as used for watches.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß mindestens die eine Luftspule mit einer Achse oder Welle verbunden ist, z.B. bei einer Spulenläuferausführung.A further development consists in that at least one air coil is connected to an axis or shaft, e.g. with a bobbin rotor version.
Bei einer Ausgestaltung dessen ist die Achse als Hohlachse ausgeführt, z.B. bei einer Spulenständerausführung wie bei einem Fahrradnabendynamo vorteilhaft ist.In one embodiment of this, the axis is designed as a hollow axis, e.g. with a coil stand version such as with a bicycle hub dynamo is advantageous.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß der 2te Köφer eines sich der Achse annähernden Luftspaltabschnittes, axial gesehen, als Ring ausgeführt ist, der mit seinem inneren Rand zur Achse oder Welle einen Abstand zur Durchführung der Spulenhalterung hat. So kann auch der energiereiche Umfangsbereich der Luftspule genutzt werden, wobei der energieärmere achsnahe Bereich, mit seinem Wickelkopf oder seinen in Bewegungsrichtung liegenden Leitern, zur Spulenhalterung dient.A further development consists in the fact that the 2nd body of an air gap section approaching the axis, viewed axially, is designed as a ring which is at a distance with its inner edge from the axis or shaft for carrying out the coil holder. In this way, the high-energy peripheral area of the air coil can also be used, with the low-energy area near the axis, with its winding head or its conductors lying in the direction of movement, being used to hold the coil.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß mindestens die eine Luftspule als Gleichstromwicklung ausgeführt ist, die über einen Kollektor oder direkt auf der Wicklung kommutiert ist. so daß die Vorteile der hohen Spulennutzung und des kompakten Aufbaues auch in dieser Wicklungsart den Einsatzbereich dieser Maschinen erweitert.A further development is that at least one air coil is designed as a DC winding, which is commutated via a collector or directly on the winding. so that the advantages of the high coil utilization and the compact construction also extends the field of application of these machines in this type of winding.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß im Luftspalt oder mindestens in einem Luftspaltabschnitt beidseitig magnetische Pole angebracht sind. Das hat den Vorteil eines stärkeren Feldes im Luftspalt oder im Luftspaltabschnitt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 28 angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 28 hat den Vorteil, daß nahezu die gesamte Länge der Spulenseiten im Luftspalt liegen, da die gefalteten Leiter sehr kurz sind. Weitere Vorteile sind ein großes Drehmoment bei verhältnismäßig kleinem Durchmesser und einem sehr schmalen axialen Aufbau. Bei einer Weiterbildung dessen besteht die Feldeinrichtung aus drei kreirunden Scheiben, von denen die erste Scheibe eine dünne Rückschlußscheibe gleichmäßiger Dicke ist, und die magnetischen Pole des 2ten Köφers sich radial erstrecken und axial magnetisiert sind. Die drei Scheiben sind mit der Achse oder Welle fest verbunden. Die Welle oder Achse ist in einem Gehäuse, was die Feldeinrichtung umgibt, drehbar gelagert, wobei mindestens eine Luftspule in ihrem Umfangsbereich über eine Halterung mit dem Gehäuse verbunden ist. Diese Weiterbildung hat den Vorteil einer besonders kurzen axialen Länge und ist zu dem einfach und kostengünstig herzustellen.A further development consists in that magnetic poles are attached on both sides in the air gap or at least in an air gap section. This has the advantage of a stronger field in the air gap or in the air gap section. An advantageous embodiment is specified in claim 28. The development according to claim 28 has the advantage that almost the entire length of the coil sides are in the air gap, since the folded conductors are very short. Further advantages are a large torque with a relatively small diameter and a very narrow axial construction. In a further development, the field device consists of three circular disks, of which the first disk is a thin yoke disk of uniform thickness, and the magnetic poles of the second body extend radially and are axially magnetized. The three disks are firmly connected to the axle or shaft. The shaft or axle is rotatably mounted in a housing which surrounds the field device, at least one air coil being connected to the housing in its peripheral region by means of a holder. This development has the advantage of a particularly short axial length and is easy and inexpensive to manufacture.
Bei einer Ausgestaltung der beiden vorrangegangerien Weiterbildungen wird auch der Leiter im Umfangsbereich von einer Feldeinrichtung, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, seiner Länge nach mindestens teilweise umschlossen und dabei vom Feld durchdrungen. Verschiedene Weiterbildungen dazu sind in den Patentansprüchen 15,19.21 beschrieben, und in den Figuren 3/9 dargestellt. Diese Ausgestaltung hat eine weitere Erhöhung der Spulenausnutzung und damit eine weitere Verbesserung der Maschineneigenschaften zur Folge.In one configuration of the two priority further developments, the length of the conductor is also at least partially enclosed in the peripheral area by a field device, in cross section to the direction of movement, and the field penetrates it. Various further developments in this regard are described in patent claims 15, 19, 21 and shown in FIGS. 3/9. This configuration results in a further increase in the coil utilization and thus a further improvement in the machine properties.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist in Patentanspruch 29 angegeben. Bei einer Weiterbildung nach Patentanspruch 29, wie sie z.B. in Fig.14 dargestellt ist, liegen die Vorteile in einer erhöhten Leistung und einem größeren Drehmoment im Vergleich zur Maschine mit einer einfachen Rückschlußscheibe als Iten Köφer.An advantageous further development is specified in claim 29. In a further development according to claim 29, as e.g. is shown in Fig.14, the advantages lie in an increased power and a greater torque compared to the machine with a simple yoke as Iten body.
Eine Weiterbildung dessen, wie in Fig.8 dargestellt, besteht darin, daß die Feldeinrichtung, die den Leiter im Faltbereich und Umfangsbereich der Luftspule seiner Länge nach mindestens teilweise umschließt, so gestaltet ist, daß die magnetischen Pole auf dem Iten scheibenförmigen Köφer um die Außenkante des innenliegenden schlitzförmigen Rückschlußköφers des 1 ten Köφers herumgezogen sind und dabei vorzugsweise dem Biegeradius der Luftspule in dem Faltbereich entsprechend magnetisiert sind. Hierbei ist der Magnetaufwand, um den Umfangsbereich der Luftspule zu durchdringen, gering, was zusätzlich vorteilhafterweise zu großflächigen Polen des Iten Köφers führt, die sich über beide Luftspaltabschnitte erstrecken, und die Effektivität so sehr hoch ist.A further development of this, as shown in Fig. 8, is that the field device, which at least partially surrounds the length of the conductor in the folded area and circumferential area of the air coil, is designed such that the magnetic poles on the ith disk-shaped body around the outer edge of the inner slit-shaped yoke body of the 1st body are pulled around and are preferably magnetized in accordance with the bending radius of the air coil in the folding area. Here, the magnetic effort to penetrate the circumferential area of the air coil is low, which additionally advantageously leads to large-area poles of the Ith body, which extend over both air gap sections, and the effectiveness is so very high.
Eine andere Weiterbildung dessen, wie in Fig.4 dargestellt, besteht darin, daß die Feldeinrichtung, die den Leiter im Faltbereich und Umfangsbereich der Luftspule seiner Länge nach mindestens teilweise umschließt, in diesem Bereich mit der in Bewegungsrichtung liegenden Außenkante des schlitzförmigen Rückschlußköφers des Iten Köφers mit einem in Bewegungsrichtung liegenden schmalen Rückschlußflachband, das bevorzugt im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, flach oder halbkreisförmig und axial gesehen ein ringförmiger Köφer ist, verbunden ist, dessen Breite in etwa der Breite des Iten Köφers. in Magnetisierungsrichtung, entspricht, wobei das Rückschlußflachband zu den Stirnseiten der magnetischen Pole des ItenAnother development of this, as shown in Fig. 4, is that the field device, which at least partially encloses the length of the conductor in the folded area and the peripheral area of the air coil, in this area with the outer edge of the slit-shaped return body of the first body lying in the direction of movement is connected to a narrow yoke flat band lying in the direction of movement, which is preferably a ring-shaped body in cross-section to the direction of movement, flat or semicircular and axially viewed, the width of which is approximately the width of the ith body. in the direction of magnetization, corresponds, with the yoke flat ribbon to the end faces of the magnetic poles of the ith
Köφers beabstandet angebracht ist, und weitere magnetische Pole in dem, demKöφers is attached spaced, and other magnetic poles in the
Rückschlußflachband radial gegenüberliegenden, Teil der Feldanordnung, im Luftspalt angebracht sind.Inference flat ribbon radially opposite, part of the field arrangement, are attached in the air gap.
Bei einer Ausgestaltung dessen trägt der lte scheibenförmige Köφer auf beiden Stirnseiten magnetische Pole, wobei das Rückschlußband etwa mittig mit dem Rückschlußköφers der ItenIn one embodiment of this, the lth disk-shaped body carries magnetic poles on both end faces, the back yoke band approximately in the middle with the back yoke body of the ith
Köφers verbunden ist.Köφers is connected.
Bei einer anderen Ausgestaltung dessen trägt der lte scheibenförmige Köφer einseitig magnetische Pole, wobei das Rückschlußband an einer seiner Außenkanten mit demIn another embodiment of which the lte disk-shaped body carries magnetic poles on one side, the back yoke band on one of its outer edges with the
Rückschlußköφer, des Iten Köφers, verbunden ist.Inference body, the Ith body, is connected.
Der Vorteil der Weiterbildung und ihren Ausgestaltungen ist, daß die Maschine relativ schmal ist, dabei der vom Feld durchdrungene Leiterbereich im Umfangsbereich jedoch so lang und effektiv ist, daß die Maschine eine große Leistung und ein großes Drehmoment hat. Die magnetischen Pole im Umfangsbereich sind relativ groß, da sie außerhalb der Luftspule liegen. was die Leistung zudem steigert.The advantage of the further development and its configurations is that the machine is relatively narrow, but the conductor area penetrated by the field in the peripheral area is so long and effective that the machine has a high output and a large torque. The magnetic poles in the peripheral area are relatively large because they are outside the air coil. which also increases performance.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß mindestens ein 2ter scheibenförmiger Köφer im Faltbereich dem Spulenverlauf gleichmäßig beabstandet folgt, wie z.B. in Fig.8/9. Dies hat den Vorteil von großen Polflächen, einer Verkürzung des Luftspaltes. einer gleichmäßigen Feldverteilung und gradlinigen Feldlinien.A further development consists in that at least a second disk-shaped body follows the course of the coil evenly spaced in the folded area, e.g. in Fig. 8/9. This has the advantage of large pole faces, a shortening of the air gap. a uniform field distribution and straight field lines.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß mindestens ein 2ter scheibenförmiger Köφer mit einem den Faltbereich außen begrenzenden Rückschlußflachband, was axial gesehen für rotierende Maschinen ein Rückschlußring ist, verbunden ist. Dies ist eine einfache und kostengünstige Lösung für die Gestaltung des Rückschlusses im Falt- und Umfangsbereich der Luftspule, bevorzugt für gegenüberliegende lte Köφer. deren Pole um die Außenkante herumgezogen sind.A further development consists in that at least a second disk-shaped body is connected to a return flat band which delimits the fold area on the outside, which, viewed axially, is a return ring for rotating machines. This is a simple and inexpensive solution for the design of the inference in the folded and circumferential area of the air coil, preferably for opposing old bodies. the poles of which are drawn around the outer edge.
Eine Weiterbildung dessen besteht darin, daß Rückschlußflachband luftspaltseitig magnetische Pole trägt, die sich quer zur Bewegungsrichtung erstrecken, in Bewegungsrichtung wechseln und bevorzugt Richtung Faltkante des Iten scheibenförmigen Köφers magnetisiert sind, wobei die Faltkante des Iten Köφers einen Rückschluß bildet, wie in Fig.3/4/5 dargestellt oder um sie magnetische Pole herumgezogen sind. Diese magnetischen Pole des Rückschlußflachbandes sind vorteilhafterweise leicht herzustellen.A further development of this is that the return flat ribbon carries magnetic poles on the air gap side, which extend transversely to the direction of movement, change in the direction of movement and are preferably magnetized in the direction of the folded edge of the first disk-shaped body, the folded edge of the first body forming a conclusion, as in FIG. 4/5 shown or drawn around them magnetic poles. These magnetic poles of the return flat ribbon are advantageously easy to manufacture.
Bei einer Weiterbildung sind die scheibenförmigen Köφer drei kreisrunde Scheiben, die im wesentlichen im Luftspaltbereich gleichmäßig dick sind, und von denen die 2ten Köφer im Umfangsbereich, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, miteinander verbunden sind, vorzugsweise durch ein Rückschlußflachband. das axial gesehen, ein ringförmigen Köφer ist. der innenseitig magnetische Pole trägt, und der lte Köφer mit einem 2ten Köφer im Achsbereich fest verbunden ist. vorzugsweise durch ein Flachband, das axial gesehen, ein ringförmiger Köφer ist, wobei die Luftspaltwicklung vorzugsweise entweder als Gleichstromwicklung ausgeführt ist, die über einen Kollektor oder direkt auf der Wicklung kommutiert ist und die Teilspule eines Luftspaltabschnittes mit der Welle verbunden ist oder die Luftspaltwicklung mit einer Teilspule mit einer Hohlachse, zur Durchführung der Leiter. verbunden ist. wobei die Achse oder Welle bevorzugt einseitig aus dem Luftspaltbereich herausgeführt ist, wodurch die Luftspulen. der Achse oder Welle axial gegenüberliegend. gehaltert werden können.In a further development, the disk-shaped bodies are three circular disks, which are essentially uniformly thick in the air gap area, and of which the second bodies are connected to one another in the circumferential area, on average transverse to the direction of movement, preferably by means of a flat return ribbon. seen axially, is an annular body. which carries magnetic poles on the inside, and the old body with a second body in the Axis area is firmly connected. preferably by a flat ribbon, seen axially, is an annular body, the air gap winding is preferably designed either as a DC winding, which is commutated via a collector or directly on the winding and the coil section of an air gap section is connected to the shaft or the air gap winding with one Partial coil with a hollow axis, for the passage of the conductors. connected is. the axis or shaft preferably being led out of the air gap region on one side, as a result of which the air coils. axially opposite the axis or shaft. can be held.
Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, daß die Spulenhalterung im Wickelkopfbereich angebracht ist und jede Spulenseite somit vollständig vom Feld durchdrungen werden kann. Dies findet vorteilhafte Verwendung als mechanisch kommutierter Spulenläufer oder als Magnetläufer mit Hohlachse z.B. als Fahrradnabendynamo. Bei einer Weiterbildung dessen wird der Umfangsbereich teilweise genutzt, wie zuvor beschrieben.This development offers the advantage that the coil holder is attached in the winding head area and each coil side can thus be completely penetrated by the field. This is advantageously used as a mechanically commutated coil rotor or as a magnetic rotor with a hollow axis e.g. as a bicycle hub dynamo. In a further development thereof, the peripheral area is partially used, as described above.
Bei einer Weiterbildung dessen ist die Luftspaltwicklung nicht mit der Achse oder Welle verbunden, sondern ihre Spulenhalterung im achsnahen Bereich, wie in Fig.5 dargestellt. zwischen Welle oder Achse und einem 2ten scheibenförmigen Köφer, der ein Scheibenring ist. axial aus dem Luftspaltbereich herausgeführt ist. Bei einer Ausgestaltung ist. wie in Fig.18 dargestellt, die Achse oder Welle einseitig aus dem Luftspaltbereich herausgeführt. Dies hat den Vorteil, daß die Achse oder Welle einseitig aus dem Scheibenbereich herausgeführt ist. so daß der axial gegenüberliegende Bereich der Achse oder Welle zur Herausführung der Spulenhalterung aus dem Luftspaltbereich dient, die an den unwirksamen Leitern oder Wickelköpfen in Achsnähe angebracht ist. so daß die Luftspule optimal genutzt werden kann und dies in Verbindung mit einem kostengünstigen und einfach herzustellenden Feldaufbau.In a further development of this, the air gap winding is not connected to the axle or shaft, but rather its coil holder in the area near the axle, as shown in FIG. between shaft or axis and a second disc-shaped body, which is a disc ring. is led axially out of the air gap area. In one configuration. As shown in Fig. 18, the axis or shaft is guided out of the air gap area on one side. This has the advantage that the axle or shaft is led out of the disk area on one side. so that the axially opposite area of the axis or shaft serves to lead the coil holder out of the air gap area, which is attached to the ineffective conductors or end windings near the axis. so that the air coil can be used optimally and this in connection with an inexpensive and easy to manufacture field structure.
Bei einer anderen Weiterbildung sind zwei Maschinen, wie in Fig.6/7 dargestellt, mit jeweils drei scheibenförmigen Köφern zu insgesamt fünf scheibenförmigen Köφern auf einer gemeinsamen Achse oder Welle koaxial und voneinander beabstandet zu einer Maschine zusammengefaßt. wobei der mittlere scheibenförmige Köφer beiden Wicklungen der Ursprungsmaschine dient. Der Vorteil dieser Zusammenfassung liegt darin, daß man insgesamt entweder einen Rückschluß oder eine Ebene magnetischer Pole und einen Rückschluß spart, je nachdem wie die Ursprungsmaschinen bezüglich der Polverteilung aufgebaut sind.In another development, two machines, as shown in Fig. 6/7, each with three disk-shaped bodies to a total of five disk-shaped bodies on a common axis or shaft are combined coaxially and spaced apart to form a machine. the middle disk-shaped body serves both windings of the original machine. The advantage of this summary is that you save a total of either an inference or a plane of magnetic poles and an inference, depending on how the original machines are constructed with regard to the pole distribution.
Die besonderen Vorteile der Weiterbildung der Erfindung mit scheibenförmigen Iten und 2ten Köφern liegen in der Flexibilität bei der Maschinenauslegung, der geringen Masse, dem geringen Trägheitsmoment, der geringen axialen Länge bei relativ geringem Durchmesser, dem außerordentlich hohem Wirkungsgrad, der geringen elektrischen- und Anlaufzeitkonstanten, dem großen Drehmoment, der linearen Kennlinie, dem geringen ohmschen Widerstand, der guten Selbstkühlung und der hohen elektromagnetischen Verträglichkeit. So eignet sich die Maschine besonders gut als Servomotor, Schrittmotor, Stellmotor, Antriebsmotor für Fahrzeuge insbesondere batteriebetriebene oder Hybridantriebe und als Lichtmaschine für Fahrzeuge z.B. im Auto oder der Fahrradnabe und als Generator z.B. für kleine Windkraftanlagen.The particular advantages of the further development of the invention with disk-shaped Ith and 2nd bodies are the flexibility in machine design, the low mass, the low moment of inertia, the short axial length with a relatively small diameter, the extraordinarily high efficiency, the low electrical and start-up time constants, the high torque, the linear characteristic, the low ohmic resistance, the good self-cooling and the high electromagnetic compatibility. The machine is particularly well suited as a servo motor, stepper motor, servomotor, drive motor for vehicles, in particular battery-operated or hybrid drives, and as an alternator for vehicles, for example in cars or bicycle hubs, and as a generator, for example for small wind turbines.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 30 angegeben. Die Weiterbildung in Patentanspruch 30 ermöglicht sehr lange Spulenseiten im Luftspalt bei relativ geringer axialer Länge der Maschine, wobei die Spulenseiten vorwiegend im energiereichen Umfangsbereich liegen aber auch die axiale Annäherung, mit ihrer verkürzenden Wirkung auf Wickelköpfe und unwirksame Leiter, genutzt wird. Bei bogenförmigen Luftspaltverläufen wird zusätzlich eine gleichmäßige Feldverteilung erreicht.Another advantageous embodiment is specified in claim 30. The development in claim 30 enables very long coil sides in the air gap with a relatively small axial length of the machine, the coil sides lying predominantly in the high-energy circumferential range, but also the axial approach, with its shortening effect on winding heads and ineffective conductors, being used. In the case of curved air gap profiles, an even field distribution is also achieved.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 32 angegeben. Die Weiterbildung in Patentanspruch 32 ermöglicht eine maximale Nutzung der hohen Umfangsgeschwindigkeiten. bezogen auf die axiale Baulänge, bei gleichzeitiger Verkürzung der unwirksamen Leiter in Achsnähe.An advantageous embodiment is specified in claim 32. The development in claim 32 allows maximum use of the high peripheral speeds. in relation to the axial length, with simultaneous shortening of the ineffective conductor near the axis.
Bei einer Weiterbildung der beiden vorhergehenden Weiterbildungen, sind die Kreiszylinder fest mit der Welle oder Achse verbunden und der 2te trommeiförmige Köφer weist zur Durchführung der Spulenhalterung, entlang seiner Mantelfläche einen durchlaufenden Schlitz auf, wobei der Schlitz den 2ten Köφer in Achsrichtung vorzugsweise etwa mittig teilt oder in einem Faltbereich der Luftspule verläuft. Das hat den Vorteil einer Stabilisierung der Luftspule im Luftspalt, so daß große Spulenseitenlängen verwendet werden können. Bei glockenförmigen Wicklungen ist diese Spulenhalterung vorzugsweise im Faltbereich angebracht, da sie so beide Spulenteile beidseitig des Faltbereiches gut stabilisiert. Diese Halterung. bei der der außenliegende 2te Hohlzylinder in der Luftspaltlänge durch den Schlitz unterbrochen ist. wird vorzugsweise bei Innenpolen verwendet, da nur dort in diesem Fall große durchgehende Polflächen einer Polarität realisiert werden können.In a further development of the two previous further developments, the circular cylinders are firmly connected to the shaft or axis, and the second drum-shaped body has a continuous slot along its circumferential surface for carrying out the coil holder, the slot preferably dividing the second body approximately centrally in the axial direction or runs in a folded area of the air coil. This has the advantage of stabilizing the air coil in the air gap, so that large coil side lengths can be used. In the case of bell-shaped windings, this coil holder is preferably attached in the fold area, since it thus stabilizes both coil parts well on both sides of the fold area. This bracket. in which the outer 2nd hollow cylinder is interrupted in the air gap length by the slot. is preferably used for inner poles, since only in this case can large, continuous pole faces of one polarity be realized.
Bei einer anderen Weiterbildung der drei vorhergehenden Weiterbildungen, sind der lte und 2te trommeiförmige Köφer auf der Achse oder Welle gelagert, wobei der lte Köφer. im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, von der mindestens einen Luftspule umgeben ist, die beidseitig mit ihren achsnahen Bereichen mit der Achse oder Welle verbunden ist. wobei der 1 te und 2te Köφer nicht fest, sondern magnetisch miteinander verbunden sind.In another development of the three previous developments, the lth and 2nd drum-shaped bodies are mounted on the axle or shaft, the lth body. in section transverse to the direction of movement, surrounded by at least one air coil, which is connected on both sides with its areas close to the axis with the axis or shaft. the 1st and 2nd body are not fixed, but are magnetically connected to each other.
Dies bietet den Vorteil der vollständigen Durchdringung der Luftspule mit magnetischem Feld und einer Halterung in beiden unwirksamen Leiterbereichen oder Wickelköpfen, so daß große axiale Spulenseitenlängen und damit Leistungen erreicht werden. Bei einer Verwendung als Spulenläufer ist die Spule dabei mit einer Welle verbunden, wobei Schleifkontakte vorzugsweise in Achsnähe durch den 2ten Köφer gehaltert mit der Luftspule direkt oder einem Kollektor verbunden sind. Bei einer Verwendung als Magnetläufer, wie in Fig.24/25 dargestellt, ist der Spulenleiter durch eine Hohlachse nach außen geführt.This offers the advantage of complete penetration of the air coil with a magnetic field and a holder in both ineffective conductor areas or end windings, so that large axial coil side lengths and thus outputs are achieved. When used as a coil runner, the coil is connected to a shaft, with sliding contacts preferably held near the axis by the second body with the air coil directly or with a collector are connected. When used as a magnetic rotor, as shown in Fig. 24/25, the coil conductor is guided through a hollow axis to the outside.
Bei einer anderen Weiterbildung sind die stirnseitigen, vorzugsweise zur Achse rechtwinklig verlaufenden Luftspaltabschnitte der vorhergehenden drei Weiterbildungen und ihren Ausgestaltungen, wie in Patentanspruch 33 angegeben, ersetzt durch, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, schräge und/oder bogenförmige insbesondere kreisbogenförmige Luftspaltabschnitte. Diese Weiterbildungen bieten eine gleichmäßige Feldverteilung und entweder eine vollständige Lage der Spulenseiten im Luftspalt, im Bereich der Kante des Iten Köφers, oder einen nur kurzen gebogenen Leiter im Kantenbereich, der außerhalb des Luftspaltes verläuft.In another development, the front air gap sections of the previous three further developments and their configurations, preferably extending at right angles to the axis, are replaced by oblique and / or arcuate, in particular circular, air gap sections in cross section to the direction of movement. These developments offer a uniform field distribution and either a complete position of the coil sides in the air gap, in the area of the edge of the Ith body, or a short, curved conductor in the edge area that runs outside the air gap.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 31 angegeben. Die Weiterbildung in Patentanspruch 31 ermöglicht eine kostengünstige, montagefreundliche Ausführung. Bei einer Weiterbildung dessen hat der lte trommeiförmige Köφer die Form eines vollen oder hohlen Kreiszylinders und der 2te trommeiförmige Köφer die Form eines hohlen Kreiszylinders. wobei der lte trommelförmige Köφer nur auf einer Seite eine den Luftspalt begrenzende Stirnwand aufweist, und die mindestens eine Luftspule mit ihrem achsnahen Bereich mit der Welle verbunden ist. wobei die Kreiszylinder in ihrem Umfangsbereich. an der luftspaltfreien Stirnseite, fest miteinander verbunden sind und die Wicklung mit einer mechanischen Kommutierung versehen ist. Dies ist ein hocheffektiver, montagefreundlicher, glockenförmiger Spulenläufer.An advantageous embodiment is specified in claim 31. The development in claim 31 enables an inexpensive, easy-to-install design. In a further development of this, the lth drum-shaped body has the shape of a full or hollow circular cylinder and the second drum-shaped body has the shape of a hollow circular cylinder. wherein the old drum-shaped body has an end wall delimiting the air gap on only one side, and the at least one air coil is connected to the shaft with its region close to the axis. the circular cylinder in its circumferential area. are firmly connected to each other on the air gap-free end face and the winding is provided with a mechanical commutation. This is a highly effective, easy to assemble, bell-shaped bobbin.
Bei einer Ausgestaltung dessen, ist die Welle nur, wie in Fig.22/23 dargestellt, einseitig vom stirnseitigen Luftspaltabschnitt ausgeführt, was den Vorteil hat. die Schleifkontakte der Achse axial gegenüberliegend im geschwindigkeits- und verschleißarmen Bereich anzubringen.In one embodiment of this, the shaft is only, as shown in Fig. 22/23, one-sided from the front air gap section, which has the advantage. to install the sliding contacts of the axis axially opposite in the low-speed and low-wear area.
Bei einer anderen Weiterbildung ist der stimseitige. vorzugsweise zur Achse rechtwinklig verlaufende Luftspaltabschnitt der vorhergehenden Weiterbildung, wie in Patentanspruch 33 angegeben, ersetzt durch einen, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung. schrägen und/oder bogenförmigen insbesondere kreisbogenförmigen Verlauf des Luftspaltabschnittes. Diese Weiterbildungen bieten eine gleichmäßige Feldverteilung und entweder eine vollständige Lage der Spulenseiten im Luftspalt, im Bereich der Kante des Iten Köφers. oder einen nur kurzen gebogenen Leiter im Kantenbereich, der außerhalb des Luftspaltes verläuft.In the case of another further training, the end is. Air gap section of the previous further development, preferably running at right angles to the axis, as replaced in claim 33, replaced by a cross-sectionally to the direction of movement. oblique and / or arc-shaped, in particular circular arc-shaped course of the air gap section. These developments offer a uniform field distribution and either a complete position of the coil sides in the air gap, in the area of the edge of the Ith body. or a short, curved conductor in the edge area that runs outside the air gap.
Bei einer Weiterbildung gehören die magnetischen Pole zur Mantel- und Stirnfläche des Iten trommeiförmigen Köφers und sind im Kantenbereich abgerundet ausgeführt und entsprechend dem Faltradius des Leiters im Kantenbereich magnetisiert. Bei einer anderen Weiterbildung, der vorhergehenden trornmelförmigen Weiterbildungen, gehören die magnetischen Pole im Mantelbereich mindestens zum Iten trommeiförmigen Köφer und im Stirnbereich zum 2ten trommeiförmigen Köφer, wobei im Stirnbereich den magnetischen Polen ein Rückschluß gegenüberliegt, der zum iten Köφer gehört und sich über den vollen Durchmesser des Iten Köφers erstreckt und zu dem die mantelseitigen magnetischen Pole des Iten Köφers mit ihren Stirnseiten axial beabstandet angebracht sind. Bei einer anderen Weiterbildung gehören die mantelseitigen magnetischen Pole zum 2ten Köφer und die Stirnseitigen magnetischen Pole zum Iten Köφer.In a further development, the magnetic poles belong to the outer surface and end face of the Ith drum-shaped body and are rounded in the edge region and magnetized in accordance with the folding radius of the conductor in the edge region. In another development, the previous drum-shaped further developments, the magnetic poles in the jacket area belong at least to the first drum-shaped body and in the front area to the 2nd drum-shaped body, the magnetic poles in the front area being opposite to a conclusion that belongs to the iten body and over the full diameter of the Iten body and to which the magnetic poles of the Iten body are mounted with their end faces axially spaced apart. In another development, the magnetic poles on the jacket side belong to the second body and the magnetic poles on the end face belong to the Ith body.
Diese Mischformen von Innen- und Außenpolen im Luftspalt haben Vorteile in der Anpassung bezüglich der benötigten Maschinenabmessungen, der Leistung und der Kosten und bietet nahezu vollständige Durchdringung der Luftspule mit magnetischem Feld.These mixed forms of inner and outer poles in the air gap have advantages in adapting to the required machine dimensions, performance and costs and offers almost complete penetration of the air coil with a magnetic field.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 34 angegeben. Die Weiterbildung in Patentanspruch 34 ermöglicht eine geringe axiale Länge der Maschine bei großer Länge der Spulenseiten im Bereich hoher Geschwindigkeit, die vorzugsweise im Wickelkopf- oder Faltbereich gehaltert sind.An advantageous embodiment is specified in claim 34. The development in claim 34 enables a short axial length of the machine with a large length of the coil sides in the high-speed area, which are preferably held in the winding head or folding area.
Eine Weiterbildung dessen ist in Fig.27/28 dargestellt und besteht darin, daß drei zylindrische Köφer, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, zwei Luftspaltabschnitte begrenzen, durch die jede Spulenseite, der mindestens einen Luftspule, verläuft und die magnetischen Pole zum jeweiligen 2ten hohlzylindrischen Köφer gehören und der lte hohlzylindrische Köφer ein Rückschluß ist. Hier liegt der Vorteil im einfachen Aufbau der Maschine und im kurzen Faltoder Biegebereich der Spulenseiten im Bereich der Kante des Iten Köφers. Bei einer anderen Weiterbildung dessen, wie z.B. in Fig.31/32 gehören die magnetischen Pole zum axial nächsten 2ten hohlzylindrischen Köφer und zum Iten hohlzylindrischen Köφer. wobei sie jeweils den Luftspaltabschnitt innenseitig begrenzen und auch einseitig die Stirnseiten zweier Zylinder einen Luftspaltabschnitt begrenzen durch den jede Spulenseite verläuft. Dies hat den Vorteil, daß wenig Magnetmasse im Umfangsbereich liegt, wenn Permanentmagneten verwendet werden.A development of this is shown in Fig. 27/28 and consists in that three cylindrical bodies, in cross section to the direction of movement, limit two air gap sections through which each coil side, the at least one air coil, runs and the magnetic poles to the respective second hollow cylindrical body belong and the lth hollow cylindrical body is a conclusion. The advantage here lies in the simple construction of the machine and in the short folding or bending area of the coil sides in the area of the edge of the Ith body. In another development, such as in Fig. 31/32 the magnetic poles belong to the axially nearest second hollow cylindrical body and to the ith hollow cylindrical body. each delimiting the air gap section on the inside and also delimiting the end faces of two cylinders on one side of an air gap section through which each coil side runs. This has the advantage that there is little magnetic mass in the peripheral area when permanent magnets are used.
Eine Weiterbildung besteht, wie in Fig.29/30 dargestellt darin, daß vier zylindrische Köφer. wovon mindestens drei hohlzylindrisch sind, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, zwischen ihren Mantelseiten drei Luftspaltabschnitte begrenzen, die jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule durchläuft und dabei eine Biegung und/oder Faltung mit einem Links- und einem Rechtsbogen enthält. Dies hat den Vorteil von langen Spulenseiten und damit einer besseren Kupferausnutzung bei relativ kurzer axialer Länge der Maschine.A further development, as shown in Fig. 29/30, is that four cylindrical bodies. of which at least three are hollow cylindrical, in section transverse to the direction of movement, delimit three air gap sections between their shell sides, which pass through each coil side of the at least one air coil and thereby contain a bend and / or fold with a left and a right arc. This has the advantage of long coil sides and thus better copper utilization with a relatively short axial length of the machine.
Bei einer Weiterbildung verlaufen die Spulenseiten axial im hohlzylindrischen Luftspaltabschnitt. Dies ist die qualitativ höchste Leiterausnutzung in diesem Bereich. Bei einer anderen Weiterbildung verlaufen die Spulenseiten im hohlzylindrischen Luftspalt. schräge zur Bewegungsrichtung und vom Wesen her zick- zackförmig nach bekanntem Wicklungsschema für mechanisch kommutierte Gleichstrommaschinen durch die Luftspaltabschnitte, um nach jedem Umlauf in Umfangsrichtung versetzt einen neuen Umlauf zu machen u.s.w.. Die magnetischen Pole sind dabei rautenförmig, mit ihren Spitzen in Umfangsrichtung zueinanderliegend, vorzugsweise abschnittsweise auf die Luftspaltabschnitte verteilt. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, daß die Luftspule eine hohe mechanische Festigkeit besitzt, wenn sie als selbsttragende Wicklung aufgebaut ist, was auch eine einfache Herstellung beinhaltet. Besonders bei Luftspulen, die sich zwischen hohlzylindrischen Iten und 2ten Köφern in nur mantelseitigen Luftspaltabschnitten oder auch in Kombination mit einem sich der Achse annähernden Luftspaltabschnitt oder auch in einem trommeiförmigen im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung gebogenen Luftspaltabschnitt erstrecken, ist dies vorteilhaft.In a further development, the coil sides run axially in the hollow cylindrical air gap section. This is the highest quality conductor utilization in this area. In another development, the coil sides run in the hollow cylindrical air gap. oblique to the direction of movement and essentially zigzag in accordance with the known winding scheme for mechanically commutated direct current machines through the air gap sections, in order to make a new circulation offset after each revolution in the circumferential direction, etc. The magnetic poles are diamond-shaped, with their tips lying circumferentially towards each other, preferably distributed in sections over the air gap sections. This development has the advantage that the air coil has a high mechanical strength when it is constructed as a self-supporting winding, which also includes simple manufacture. This is particularly advantageous in the case of air coils that extend between hollow cylindrical Iths and 2nd bodies in only air gap sections on the jacket side or in combination with an air gap section approaching the axis or also in a drum-shaped air gap section that is curved in cross section to the direction of movement.
Bei einer anderen Weiterbildung sind auf der Achse oder Welle koaxial und voneinander in radialer Richtung beabstandet die Feldeinrichtung in Form von drei zylindrischen Köφern und mindestens einem dazu axial beabstandeten scheibenförmiger Köφer angeordnet, die die Feldeinrichtung bilden und mindestens die beiden äußeren zylindrischen Köφer hohlzylindrisch sind, wobei jeweils der lte zylindrischen Köφer und der 2te zylindrischen Köφer, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, ein schmaler rechteckiger Luftspaltabschnitt begrenzen, deren langen Seiten achsparallel und parallel zueinander verlaufen, und daß mindestens einer der einander zugewandten Mantelseiten des Iten und 2ten zylindrischen Köφers mit, sich axial erstreckenden, magnetischen Polen mit radialer Magnetisierungsrichtung versehen ist. die in Umfangsrichtung wechseln, und eine Stirnseite des achsnächsten zylindrischen Köφers und dem dazu axial versetzt liegenden scheibenförmigen Köφer, der vorteilhafterweise die Stirnseite des mittleren hohlzylindrischen Köφers ist, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, einen weiteren schmalen rechteckigen, sich der Achse annähernden, Luftspaltabschnitt begrenzen, und daß mindestens eine der einander zugewandten Stirnseiten des achsnächsten zylindrischen und des scheibenförmigen Köφers magnetische Pole enthält, die sich radial erstrecken und axial magnetisiert sind, wobei jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule durch alle drei Luftspaltabschnitte verläuft, und im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung dabei eine Biegung und/oder Faltung mit einem Links- und eine mit einem Rechtsbogen vollzieht und die Feldeinrichtung relativ zu der mindestens einen Luftspule drehbar ist.In another development, the field device in the form of three cylindrical bodies and at least one disk-shaped body axially spaced apart are arranged on the axis or shaft in the radial direction, which form the field device and at least the two outer cylindrical bodies are hollow cylindrical, whereby each delimit the narrow cylindrical body and the second cylindrical body, in cross-section to the direction of movement, a narrow rectangular air gap section, the long sides of which are axially parallel and parallel to one another, and that at least one of the mutually facing shell sides of the first and second cylindrical bodies coexist axially extending magnetic poles is provided with a radial direction of magnetization. that change in the circumferential direction, and one end face of the cylindrical body closest to the axis and the disk-shaped body axially offset from it, which is advantageously the end face of the central hollow cylindrical body, in cross section to the direction of movement, delimit another narrow rectangular air gap section approximating the axis, and that at least one of the mutually facing end faces of the next cylindrical and disc-shaped body contains magnetic poles which extend radially and are axially magnetized, each coil side of the at least one air coil running through all three air gap sections, and a bend in cross section to the direction of movement and / or folding with a left and one with a right arc and the field device is rotatable relative to the at least one air coil.
Der Vorteil liegt hier darin, daß ein Großteil der Spulenseite im energiereichen Umfangsbereich liegt und ein Wickelkopf oder unwirksamer Spulenbereich in Achsnähe sehr kurz ist. Darüberhinaus ist die Maschine mit hoher Leistung und hohem Drehmoment axial sehr kurz. Bei einer Weiterbildung dessen, sind im Faltbereich der Luftspule weitere magnetische Pole mit axialer Magnetisierungsrichtung auf einem weiteren scheibenförmigen Rückschluß angebracht. wobei diese scheibenförmige Feldeinrichtung vorzugsweise die Stirnseite des äußeren Hohlzylinders bildet, mit der übrigen Feldeinrichtung koaxial zu der Welle oder Achse liegt und mit der übrigen Feldeinrichtung fest verbunden ist.The advantage here is that a large part of the coil side is in the high-energy peripheral area and a winding head or ineffective coil area is very short near the axis. In addition, the machine is very short axially with high performance and high torque. In a further development thereof, further magnetic poles with an axial direction of magnetization are attached to a further disc-shaped yoke in the folded area of the air coil. this disk-shaped field device preferably the end face of the outer Forms hollow cylinder, is coaxial with the rest of the field device to the shaft or axis and is firmly connected to the rest of the field device.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 35 angegeben. Die Weiterbildung in Patentanspruch 35 ermöglicht eine Linearmaschine mit einer Wicklung, mit zweipoligen Luftspulen mit einer guten Kupferausnutzung innerhalb jeder Luftspule, und einen platzsparenden kompakten Aufbau.An advantageous embodiment is specified in claim 35. The development in claim 35 enables a linear machine with a winding, with two-pole air coils with good copper utilization within each air coil, and a space-saving compact structure.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 36 angegeben. Die Weiterbildung in Patentanspruch 36 ermöglicht einen kurzen Biege- oder Faltbereich der Spulenseiten, so daß sehr wenig Leiter, im Kantenbereich des Iten Köφers, außerhalb des Luftspaltes liegt und die Maschine in Magnetisierungsrichtung der magnetischen Pole sehr schmal ist.An advantageous embodiment is specified in claim 36. The development in claim 36 enables a short bending or folding area of the coil sides, so that very little conductor, in the edge area of the Ith body, lies outside the air gap and the machine is very narrow in the direction of magnetization of the magnetic poles.
Eine Weiterbildung dessen besteht darin, daß die Feldeinrichtung aus drei langgesteckten. plattenformigen Köφern besteht, die an einer ihrer beiden Längskanten über einen Verbindungsköφer, der vorzugsweise ein Flachband ist, miteinander verbunden sind und die Luftspulen der Wicklung in den parallelen Luftspaltabschnitten vorzugsweise deckungsgleich verlaufen, wobei die Spulenseiten vorzugsweise rechtwinklig zur Längsseite liegen. Dies ist eine einfache, besonders kompakte, montagefreundliche Maschine wobei die Luftspulen im gebogenen oder gefalteten Leiterbereich, vorzugsweise rechtwinklig zur Luftspaltfläche. gehaltert sind, so daß vorzugsweise auch der Faltbereich weitgehend durch eine Feldeinrichtung begrenzt sein kann.A further development of this is that the field device consists of three elongated. consists of plate-shaped bodies which are connected to one another at one of their two longitudinal edges via a connecting body, which is preferably a flat strip, and the air coils of the winding in the parallel air gap sections preferably run congruently, the coil sides preferably being at right angles to the long side. This is a simple, particularly compact, easy-to-assemble machine, with the air coils in the bent or folded conductor area, preferably at right angles to the air gap surface. are held so that the folding area can preferably also be largely limited by a field device.
Eine andere Weiterbildung dessen besteht darin, daß die Feldeinrichtung aus drei langgestreckten, plattenformigen Köφem besteht, wobei die beiden 2ten Platten miteinander an einer ihrer beiden Längskanten und die lte Platte mit einer 2ten Platte an den gegenüberliegenden Längskanten fest über jeweils einen Verbindungsköφer, der vorzugsweise ein Rückschlußflachband ist, verbunden sind, und die Luftspulen der Wicklung in den parallelen Luftspaltabschnitten deckungsgleich verlaufen, wobei die Spulenseiten vorzugsweise rechtwinklig zur Längsseite liegen. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, daß auch der gebogene oder gefaltete Leiter vom Feld durchdrungen sein kann und die Spulenhalterung an einem unwirksamen Leiterbereich oder am Wickelkopf angebracht ist und der Aufbau auch für in Bewegungsrichtung sehr lange Feldeinrichtungen geeignet ist.Another further development of this is that the field device consists of three elongated, plate-shaped bodies, the two second plates being fixed to one another at one of their two longitudinal edges and the last plate having a second plate at the opposite longitudinal edges, each via a connecting body, which is preferably a Yield flat ribbon is connected, and the air coils of the winding in the parallel air gap sections are congruent, the coil sides are preferably perpendicular to the long side. This development has the advantage that the curved or folded conductor can be penetrated by the field and the coil holder is attached to an ineffective conductor area or on the winding head and the structure is also suitable for very long field devices in the direction of movement.
Eine andere Weiterbildung dessen besteht darin, daß die Feldeinrichtung aus drei plattenformigen Köφern besteht, wobei die plattenformigen Köφer an den kurzen Kanten miteinander über einen Verbindungsköφer verbunden sind und die Luftspulen der Wicklung in den parallelen Luftspaltabschnitten vorzugsweise deckungsgleich sind, wobei die Spulenseiten vorzugsweise rechtwinklig zur Längsseite verlaufen. Dies ist eine einfache Lösung des Aufbaues, die für in Bewegungsrichtung kurze Feldeinrichtungen geeignet ist und die Möglichkeit bietet auch den Faltbereich der Luftspule mit Feldlinien zu durchdringen, bei zusätzlichen magnetischen Polen in diesem Bereich. Auch kann hier die Spulenhalterung wahlweise je nach Anwendung im unwirksamen Leiterbereich oder im Faltbereich angebracht sein und der Aufbau ist montagefreundlich.Another further development of this is that the field device consists of three plate-shaped bodies, the plate-shaped bodies being connected to one another at the short edges via a connecting body and the air coils of the winding in the parallel air gap sections preferably being congruent, the coil sides preferably being at right angles to the long side run. This is a simple solution to the Construction that is suitable for short field devices in the direction of movement and also offers the possibility of penetrating the folding area of the air coil with field lines, with additional magnetic poles in this area. Depending on the application, the coil holder can also be attached in the ineffective conductor area or in the folding area, and the structure is easy to assemble.
Eine andere Weiterbildung der drei Weiterbildungen zuvor besteht darin, daß im Faltbereich der Luftspule magnetische Pole angebracht sind, deren Träger ein magnetisches Rückschlußflachband ist, das vorzugsweise mit mindestens einer 2ten Platte an einer ihrer Längsseiten fest verbunden ist.Another further development of the three further developments consists in that magnetic poles are attached in the folding area of the air coil, the carrier of which is a magnetic return flat ribbon, which is preferably firmly connected to at least a second plate on one of its long sides.
Im Zusammenwirken mit einer der vier vorgehenden Weiterbildungen werden so die gebogenen oder gefalteten Leiter, im Bereich der Kante des Iten Köφers, genutzt, was die Kupferausnutzung erhöht.In cooperation with one of the four previous developments, the bent or folded conductors in the area of the edge of the Ith body are used, which increases the copper utilization.
Eine andere Weiterbildung als Linearmaschine besteht darin, daß die mindestens eine Luftspule um einen Iten Köφer gebogen oder gefaltet ist, der im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung vom Wesen ein Kreis, ein Dreieck, ein Rechteck oder ein Quadrat ist. wobei jede Spulenseite um den Iten Köφer gebogen ist oder um ein oder mehrere Kanten des Iten Köφers. die jede Ecke der polygonen Schnittfläche des Iten Köφers bildet, und dabei mindestens durch einen gebogenen oder zwei benachbarte gerade Luftspaltabschnitte verläuft.Another development as a linear machine consists in the fact that the at least one air coil is bent or folded around an ith body, which on average is a circle, a triangle, a rectangle or a square transverse to the direction of movement. wherein each side of the coil is bent around the Ith body or around one or more edges of the Ith body. that forms each corner of the polygonal cut surface of the Ith body, and runs through at least one curved or two adjacent straight air gap sections.
Die Vorteile dieser Weiterbildungen sind, daß jede Spulenseite auf engem Raum eine große Länge hat. Bei einem Einsatz mit einer Luftspulenwanderfeldwicklung. bei der die Luftspulen den Langstator bilden und die Feldeinrichtung einen kurzen Läufer, bringt so ein Aufbau jeder Luftspule sowohl ein magnetisches Polster zum Tragen des Läufers als auch zur seiner Seitenstabilisierung, wenn er sich frei bewegt. So werden Extraspulen zur Seitenstabilisierung durch den Spulenaufbau eingespart.The advantages of these developments are that each side of the coil has a large length in a narrow space. When used with an air coil moving field winding. in which the air coils form the long stator and the field device a short rotor, a structure of each air coil brings both a magnetic cushion for carrying the rotor and for its lateral stabilization when it moves freely. This saves extra coils for side stabilization through the coil structure.
Im Bereich der Luftspulenmaschinen und ihrer klassischen Anwendungen ist die erfundene elektrische Maschine ein großer Entwicklungsschritt im elektrischen und im mechanischen Bereich. Sie ist besonders für klein und mittlere Leistungen geeignet.In the field of air coil machines and their classic applications, the invented electrical machine is a major development step in the electrical and mechanical fields. It is particularly suitable for small and medium-sized performances.
Die erfundene Maschine ist ein hervorragender Antriebsmotor für Fahrzeuge insbesondere für batteriebetriebene Fahrzeuge (Auto, Gabelstabler, Boot. Fahrrad. Rollstuhl). Der außerordentlich hohe Wirkungsgrad, die geringe rotatorische und translatorische Masse, das hohe Anlauf- und Bremsmoment, die schnelle und genaue Regelbarkeit und die dabei noch kompakte und einfache Ausführung sprechen für diese Erfindung.The invented machine is an excellent drive motor for vehicles, especially for battery-powered vehicles (car, fork lift, boat, bicycle, wheelchair). The extraordinarily high efficiency, the low rotational and translational mass, the high starting and braking torque, the fast and precise controllability and the still compact and simple design speak for this invention.
Weiterhin ist die erfundene Maschine ideal in Form des Spulenläufers, sowohl in linearer als auch in rotierender Bauform, als Servo- und Schrittmotor hervorragend einsetzbar. Der Grund hierfür liegt in der geringen Läufermasse, der geringen Induktivität und dem geringen ohmschen Widerstand. Da das Kupfer in optimaler Weise genutzt ist, führt das in Verbindung mit der linearen Spannungs-/Drehzahlkennlinie zu Maschinen mit hervorragender Regelbarkeit und höchster Dynamik.Furthermore, the invented machine is ideal in the form of the coil runner, both in a linear and in a rotating design, as a servo and stepper motor. The reason for this is the low rotor mass, the low inductance and the low ohmic Resistance. Since the copper is used in an optimal way, this, in conjunction with the linear voltage / speed characteristic, leads to machines with excellent controllability and maximum dynamics.
Auch aufgrund der geringen Gleichlaufschwankungen ist die Erfindung als Antriebsmotor in Diskettenlaufwerken, Videorekordern und Tonbandgeräten sehr gut geeignet. Ein weiteres Einsatzgebiet ist als Generator. Hierfür spricht als erstes die gerade Spannungs-/ Drehzahlkennlinie, die zu Folge hat, daß die Spannung proportional mit der Drehzahl weitgehend unbegrenzt steigen kann, was eine hohe Energieumsetzung auch im hohen Drehzahlbereich ermöglicht und für die geregelte Einspeisung in eine Batterie von hohem Nutzen ist. Die hohe Ausnutzung der Wicklung hat einen sehr hohen Wirkungsgrad zur Folge und ermöglicht aufgrund des geringen Innenwiderstandes eine hohe Leistungsentnahme. Dies in Verbindung mit der kompakten Bauweise ermöglicht die Erfindung die Verwendung von Luftspulengeneratoren in neuen Einsatzgebieten, wie z.B. als Nabendynamo beim Fahrrad. Hierbei kann der Generator aufgrund der geringsten Leerlaufverluste immer mitlaufen und kann elektrisch an- und abgeschaltet werden und ist als Permanentmagnetläufer verschleiß- und wartungsfrei. Auch beim Einsatz im Kleinwindgenerator ist die Erfindung von großem Wert. Neben den genannten Vorteilen sind in diesem Zusammenhang noch die guten Anlauf- und Hochlaufeigenschaften zu nennen.Also due to the low synchronization fluctuations, the invention is very well suited as a drive motor in disk drives, video recorders and tape recorders. Another area of application is as a generator. The straight voltage / speed characteristic curve speaks for this, which means that the voltage can increase proportionally with the speed largely indefinitely, which enables high energy conversion even in the high speed range and is of great benefit for the regulated feeding into a battery. The high utilization of the winding results in a very high degree of efficiency and, due to the low internal resistance, enables high power consumption. This, in conjunction with the compact design, enables the use of air coil generators in new fields of application, such as as a hub dynamo for bicycles. Due to the lowest no-load losses, the generator can always run and can be switched on and off electrically and, as a permanent magnet rotor, is free of wear and maintenance. The invention is also of great value when used in a small wind generator. In addition to the advantages mentioned, the good start-up and run-up properties should also be mentioned in this context.
Die erfindungsmäßige Maschine ist ideal für eine leistungsstärkere Fahrzeuglichtmaschine geeignet. Es ist eine leistungsfähigere Lichtmaschine gefragt, die die erhöhten Leistungsanforderungen, durch immer mehr elektrische Verbraucher in den Fahrzeugen. Rechnung trägt und gleichzeitig den Wirkungsgrad wesentlich verbessert, gegenüber dem herkömmlichen Klauenpolläufer. Auch die geringe translatorische und rotatorische Masse sind hierbei von Vorteil.The machine according to the invention is ideally suited for a more powerful automotive alternator. There is a need for a more powerful alternator that meets the increased performance requirements due to more and more electrical consumers in the vehicles. Takes into account and at the same time significantly improves efficiency compared to the conventional claw pole rotor. The low translatory and rotary mass are also advantageous here.
Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand einer Zeichnung beschrieben. Sie zeigt inEmbodiments of the invention are described below with reference to a drawing. It shows in
Fig.1 einen Querschnitt durch eine Weiterbildung, in Fig.2 einen Schnitt entlang der Linie I-I in Fig.l, in Fig.3 einen schematischen Querschnitt durch eine 2. Weiterbildung, in Fig.4 einen schematischen Querschnitt durch eine 3. Weiterbildung, in Fig.5 einen schematischen Querschnitt durch eine 4. Weiterbildung, in Fig.6 einen schematischen Querschnitt durch eine 5. Weiterbildung, in Fig.7 einen schematischen Querschnitt durch eine 6. Weiterbildung, in Fig.8 einen schematischen Querschnitt durch eine 7. Weiterbildung, in Fig.9 einen schematischen Querschnitt durch eine 8. Weiterbildung, in Fig.10 einen schematischen Querschnitt durch eine 9. Weiterbildung, in Fig.l 1 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig.10, in Fig.12 einen schematischen Querschnitt durch eine 10. Weiterbildung, in1 shows a cross section through a further development, in FIG. 2 shows a section along the line II in FIG. 1, in FIG. 3 shows a schematic cross section through a second further development, in FIG. 4 shows a schematic cross section through a third further development, 5 shows a schematic cross section through a 4th development, in FIG. 6 shows a schematic cross section through a 5th development, in FIG. 7 shows a schematic cross section through a 6th development, in FIG. 8 shows a schematic cross section through a 7. Further development, in FIG. 9 a schematic cross section through an eighth further development, in FIG. 10 a schematic cross section through a ninth further development, in FIG. 11 a section along the line II-II in FIG. 10, in 12 shows a schematic cross section through a 10th development, in
Fig.13 einen Schnitt entlang der Linie 111-111 in Fig.12, in13 shows a section along the line 111-111 in FIG
Fig.14 eine schematische Querschnitt durch eine 1 1. Weiterbildung, in14 shows a schematic cross section through a first development, in
Fig.15 einen Schnitt entlang einer Linie IV-IV in Fig. 14, in15 shows a section along a line IV-IV in Fig. 14, in
Fig.16 eine Draufsicht auf eine Scheibe mit davorliegender Teilspule in einer anderenFig. 16 is a plan view of a disc with a partial coil in front of it in another
Weiterbildung, inTraining, in
Fig.17 eine 12. Weiterbildung in einem Schnitt entlang der Linie I-I in Fig. l, in17 shows a 12th development in a section along the line I-I in FIG
Fig.18 einen schematischen Querschnitt durch eine 13. Weiterbildung, in18 shows a schematic cross section through a 13th development, in
Fig.19 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig.17, inFig. 19 shows a section along the line V-V in Fig. 17, in
Fig.20 einen schematischen Querschnitt durch eine 14. Weiterbildung, in20 shows a schematic cross section through a 14th development, in
Fig.21 eine Draufsicht auf einen Scheibenring mit Luftspule gemäß Fig.20. in21 shows a plan view of a disk ring with an air coil according to FIG. 20. in
Fig.22 einen schematischen Querschnitt durch eine 15. Weiterbildung, in22 shows a schematic cross section through a 15th development, in
Fig.23 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig.22, inFig. 23 shows a section along the line VI-VI in Fig. 22, in
Fig.24 einen schematischen Querschnitt durch eine 16. Weiterbildung, in24 shows a schematic cross section through a 16th development, in
Fig.25 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig.24 und endlang der Linie VIII-VIII in25 shows a section along the line VII-VII in FIG. 24 and along the line VIII-VIII in FIG
Fig.26, inFig. 26, in
Fig.26 einen schematischen Querschnitt durch eine 17. Weiterbildung, in26 shows a schematic cross section through a 17th further development, in
Fig.27 einen schematischen Querschnitt durch eine 18. Weiterbildung, in27 shows a schematic cross section through an 18th development, in
Fig.28 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX in Fig.27, in28 shows a section along the line IX-IX in FIG. 27, in
Fig.29 einen schematischen Querschnitt durch eine 19. Weiterbildung, in29 shows a schematic cross section through a 19th development, in
Fig.30 einen Schnitt entlang der Linie X-X in Fig.29, inFig. 30 is a section along the line X-X in Fig. 29, in
Fig.31 einen schematischen Querschnitt durch eine 20. Weiterbildung, in31 shows a schematic cross section through a 20th development, in
Fig.32 einen Schnitt entlang der Linie XI-XI in Fig.31, in32 shows a section along the line XI-XI in FIG. 31, in
Fig.33 einen schematischen Querschnitt entlang der Linie XII-XII der Fig.34 durch eine 21.33 shows a schematic cross section along the line XII-XII of FIG. 34 through a 21st
Weiterbildung, inTraining, in
Fig.34 einen Schnitt entlang der Linie XIII-XIII in Fig.33, in34 shows a section along the line XIII-XIII in FIG. 33, in
Fig.35 einen Schnitt entlang der Linie XIV-XIV in Fig.34, in35 shows a section along the line XIV-XIV in FIG. 34, in
Fig.36 einen Schnitt entlang der Linie XV-XV der Fig.37 durch eine 22 Weiterbildung.in36 shows a section along the line XV-XV of FIG. 37 through a 22 further development
Fig.37 einen Schnitt entlang der Linie XVI-XVI der Fig.36, in37 shows a section along the line XVI-XVI of FIG. 36, in
Fig.38 einen Schnitt entlang der Linie XVII-XVII der Fig.36, in38 shows a section along the line XVII-XVII of FIG. 36, in
Fig.39 bis 41 vergrößerte Einzelheiten im Bereich der Faltkante der Luftspule, in39 to 41 enlarged details in the area of the folded edge of the air coil, in
Gleiche Bauteile haben in allen Figuren gleiche Bezugszahlen.The same components have the same reference numbers in all figures.
Die Figuren zeigen verschiedene Weiterbildungen des Aufbaus der Feldanordnung und derThe figures show various developments of the structure of the field arrangement and
Luftspule bzw. Wicklung und deren Bezug zueinander, sowie deren Anwendung.Air coil or winding and their relationship to each other, as well as their application.
Die magnetischen Pole sind weitestgehend einfachheitshalber als Permanentmagneten dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit und der Platzersparnis sind dieFor the sake of simplicity, the magnetic poles are shown as permanent magnets as far as possible. For reasons of clarity and space saving, they are
Permanentmagneten sehr schmal (in Magnetisierungsrichtung) ausgeführt, so daß die Magneten bis zu zwei bis drei mal so dick dargestellt sein müßten, je nach dem um welches Magnetmaterial, um welche Leistungsklasse und welche Anwendung es sich handelt.Permanent magnets made very narrow (in the direction of magnetization), so that the magnets should be shown up to two to three times as thick, depending on the magnetic material, the performance class and the application.
Bei den Figuren, die sich noch nicht auf eine konkrete Anwendung beziehen, sondern eine allgemeinere Weiterbildung darstellen, ist die Anbindung der Luftspule oder der Feldeinrichtung an die Achse oder Welle oder das Gehäuse veränderbar. Dies gilt auch für die Festlegung, wer Läufer und wer Stator ist und dafür, ob es eine Achse oder eine Welle ist. und wird im Einzelnen nach den Anforderungen des Anwendungsfalles festgelegt.In the figures, which do not yet relate to a specific application, but represent a more general development, the connection of the air coil or the field device to the axis or shaft or the housing can be changed. This also applies to determining who is the rotor and who is the stator and whether it is an axis or a shaft. and is determined in detail according to the requirements of the application.
Der lte Köφer ist der Köφer, der mindestens die Grenzfläche oder die Grenzflächen bildet, um die die Spulenseiten der mindesten einen Luftspule gebogen oder gefaltet ist. Wenn die Spulenseite bei ihrem Verlauf eine Rechts- und eine Linksbiegung macht, ist die Zuornung der Bezeichnung für den Iten und 2ten Köφer davon abhängt welche Biegung oder Faltung betrachtet wird.The last body is the body that forms at least the interface or the interfaces around which the coil sides of the at least one air coil is bent or folded. If the coil side makes a right and a left bend in its course, the assignment of the designation for the Ith and 2nd body depends on which bend or fold is being considered.
Fig.l zeigt eine elektrische Maschine im Axialschnitt. Ein lter scheibenförmiger Köφer 6 bildet eine schmale Rückschlußscheibe gleichmäßiger Dicke. Ein 2ter scheibenförmiger Köφer 7 besteht aus zwei Scheiben, die jeweils aus einer Magnetscheibe, die mit einer Rückschlußscheibe hinterlegt ist, besteht. Die scheibenförmigen Köφer sind fest mit einer in 13 gelagerten Welle 1 verbunden und bewegen sich gleichförmig relativ zum Gehäuse 2 und der damit verbundenen Spule 3. Die Luftspulen 3 sind bei 20 um eine Kante 10 des Iten scheibenförmigen Köφers 6 herumgefaltet, wobei die Spulenseiten im jeweiligen Luftspaltabschnitt 4'. 4" zwischen Item und 2tem scheibenförmigen Köφer bis in Achsnähe verlaufen. Die Luftspulen sind im umgebogenen Bereich 20 radial mit dem Gehäuse verbunden. Eine Besonderheit ist hier, daß der Umfang der 2ten scheibenförmigen Köφer 7 dem Umfang der Luftspule entspricht, so daß auch der Leiter 20 im Faltbereich 18 der Luftspule teilweise vom Feld durchdrungen ist.Fig.l shows an electrical machine in axial section. An older disk-shaped body 6 forms a narrow backing disk of uniform thickness. A second disk-shaped body 7 consists of two disks, each of which consists of a magnetic disk which is backed by a return disk. The disk-shaped bodies are firmly connected to a shaft 1 mounted in 13 and move uniformly relative to the housing 2 and the coil 3 connected to them. The air coils 3 are folded around an edge 10 of the ith disk-shaped body 6 at 20, the coil sides in the respective Air gap section 4 '. 4 "between item and 2nd disc-shaped body run close to the axis. The air coils are radially connected to the housing in the bent region 20. A special feature here is that the circumference of the 2nd disc-shaped body 7 corresponds to the circumference of the air coil, so that the conductor 20 in the folding area 18 of the air coil is partially penetrated by the field.
Fig.2 zeigt eine elektrische Maschine von Fig. l im Radialschnitt. Magnetische Pole 27 sind als Permanentmagnete in Kreissegmentform ausgeführt, die alternierend dicht nebeneinander liegend auf der Rückschlußfläche verteilt sind und zum scheibenförmigen 2ten Köφer 7 gehören. Eine Spulenweite 14 entspricht hier der Polweite 12. Die V-förmigen Luftspulen, deren Spulenseiten zum Radius leicht versetzt verlaufen, sind segmentförmig. dicht aneinanderliegend und den Magnetsegmenten im Luftspalt gegenüberliegend angeordnet.2 shows an electrical machine from FIG. 1 in radial section. Magnetic poles 27 are designed as permanent magnets in the shape of a segment of a circle, which are alternately distributed close to one another on the back yoke surface and belong to the disk-shaped second body 7. A coil width 14 corresponds here to the pole width 12. The V-shaped air coils, the coil sides of which are slightly offset from the radius, are segment-shaped. arranged close to each other and opposite the magnet segments in the air gap.
Fig.3 zeigt eine elektrische Maschine im Axialschnitt. Die Besonderheit dieser Maschine gegenüber der Fig. l ist. daß die Leiter bei 20 im Faltbereich 18 durch zusätzliche Maßnahmen in einem höheren Maß vom Feld durchdrungen werden als in Fig.1. Dazu ist ein scheibenförmiger Köφer 7 mit einem axial gesehen ringförmigen Rückschlußring 5 um den Umfang der Luftspule 3 herumgezogen und die luftspaltbegrenzende Innenfläche wird durch axial ausgerichtete permanentmagneische Pole 27 gebildet. Die Außenkante 10 des Iten scheibenförmigen Köφers ist im Axialschnitt halbkreisförmig. Eine Spulenhalterung 21 ist axial ausgeführt und durch einen Schlitz im 2ten Köφer in einem Faltbereich der Spulenseiten mit dem Umfangsbereich der Luftspule 3 verbunden. Dies ermöglicht eine große Kupferausnutzung.3 shows an electrical machine in axial section. The peculiarity of this machine compared to Fig. 1 is. that the conductors at 20 in the folding area 18 are penetrated to a greater extent by the field than in FIG. 1 by additional measures. For this purpose, a disc-shaped body 7 with an axially annular ring 5 is drawn around the circumference of the air coil 3 and the air gap-limiting inner surface is axially aligned permanent magnetic poles 27 formed. The outer edge 10 of the Ith disk-shaped body is semicircular in axial section. A coil holder 21 is designed axially and is connected to the circumferential area of the air coil 3 by a slot in the second body in a fold area of the coil sides. This enables a large copper utilization.
Fig.4 zeigt eine Abwandlung der elektrischen Maschine aus Fig.3 im Axialschnitt. Die Besonderheit besteht hier darin, daß im scheibenförmigen Luftspaltbereich die magnetischen Pole zum lte scheibenförmigen Köφer 6 gehören und daß gleichzeitig der Umfangsbereich und teilweise der Faltbereich der Luftspule genutzt wird. Um das zu ermöglichen, ist die Rückschlußscheibe des Iten scheibenförmigen Köφers in ihrem Umfangsbereich mit einem, im Radialschnitt gesehen schmalen Rückschlußring 9 fest verbunden, dessen axiale Breite der des Iten scheibenförmigen Köφers entspricht und die mittig mit dem Außenrand des Rückschlußkernes 19 der lte scheibenförmigen Köφers 6 verbunden ist, ohne die Stirnseiten seiner Permanentmagnete magnetisch kurzzuschließen. Der Umfangsbereich dieses Rückschlußringes 9 ist zum Luftspalt hin an den Außenkanten abgerundet. Gegenüberliegend zu ihm liegt wie in Fig.3 eine axial gesehen ringförmige Feldeinrichtung 5, deren luftspaltbegrenzende Innenfläche durch axial ausgerichtete Permanentmagnete gebildet wird. Eine weitere Besonderheit ist hier, daß in den scheibenförmigen Luftspaltabschnitten jeweils beidseitig magnetische Pole den Luftspaltabschnitt begrenzen.4 shows a modification of the electrical machine from FIG. 3 in axial section. The special feature here is that in the disk-shaped air gap area the magnetic poles belong to the lth disk-shaped body 6 and that at the same time the peripheral area and partially the folding area of the air coil is used. In order to make this possible, the return disk of the first disk-shaped body is firmly connected in its circumferential area to a narrow return ring 9, seen in radial section, the axial width of which corresponds to that of the first disk-shaped body and which is centered on the outer edge of the return core 19 of the previous disk-shaped body 6 is connected without magnetically short-circuiting the end faces of its permanent magnets. The peripheral area of this yoke ring 9 is rounded towards the air gap on the outer edges. Opposite to it, as seen in FIG. 3, is an axially annular field device 5, the inner surface of which delimits the air gap is formed by axially aligned permanent magnets. Another peculiarity is that in the disk-shaped air gap sections magnetic poles delimit the air gap section on both sides.
Fig.5 zeigt eine Abwandlung der elektrischen Maschine aus Fig.3, deren lter scheibenförmiger Köφer 6 eine Rückschlußscheibe ist. Die Besonderheit hier ist, daß die 2te Feldeinrichtung 7 mit einem ringförmigen Träger 5, der ein Rückschluß ist, den 1. scheibenförmigen Köφer 6 vollkommen umgibt, so daß sich ein einziger geschlossener Luftspalt ergibt, dessen luftspaltbegrenzenden Flächen der äußeren Feldeinrichtung sowohl im scheibenförmigen Teil als auch im ringförmigen Teil des Luftspaltes durch Permanentmagnete 27 begrenzt werden. Eine weitere Besonderheit ist hier, daß die Spulenhalterung 21 im achsnahen Bereich fest mit der Luftspule bzw. Wicklung an einem für die Energieumsetzung unwirksamen Leiterbereich axial verbunden und aus dem Luftspaltbereich herausgeführt ist. Voraussetzung dafür ist. daß der eine 2te scheibenförmige Köφer ein Scheibenring 16 ist.5 shows a modification of the electrical machine from FIG. 3, the older disk-shaped body 6 of which is a return disk. The special feature here is that the 2nd field device 7 with an annular carrier 5, which is a conclusion, completely surrounds the 1st disc-shaped body 6, so that there is a single closed air gap, the air gap-limiting surfaces of the outer field device both in the disc-shaped part and can also be limited in the annular part of the air gap by permanent magnets 27. Another special feature here is that the coil holder 21 in the area near the axis is fixedly connected axially to the air coil or winding on a conductor area which is ineffective for energy conversion and is led out of the air gap area. Requirement of it is. that the 2nd disk-shaped body is a disk ring 16.
Fig.6 zeigt eine Weiterbildung der elektrischen Maschine, die aus zwei Maschinen mit jeweils drei Scheiben derart auf einer gemeinsamen Welle 1 zusammengesetzt ist, daß zwischen den Luftspulen zwei 2te Feldeinrichtungen 7 zu einer gemeinsamen zusammengefaßt sind. Die gemeinsame 2te Feldeinrichtung ist eine Magnetscheibe 23, die axial magnetisiert ist. Durch diese Zusammensetzung der beiden Maschinen spart man insgesamt eine Magnetscheibe und einen Rückschluß. Die beiden äußeren 2ten Scheiben der Gesamtmaschine begrenzen die Luftspaltabschnitte durch Permanentmagnete, die mit einer Rückschlußscheibe hinterlegt sind. Die Spulenhalterung 21 ist im Umfangsbereich der Luftspulen radial angebracht. Fig.7 zeigt eine Weiterbildung einer elektrischen Maschine, die wie in Fig.8 aus zwei Maschinen zusammengesetzt ist, wobei in diesem Fall die gemeinsame 2te Feldeinrichtung 7 nur in ihrem Rückschlußteil zusammengefaßt wird, auf der beidseitig auf den Scheibenflächen die Magnete 27 der jeweiligen Ursprungsmaschine angebracht sind.6 shows a further development of the electrical machine, which is composed of two machines, each with three disks, on a common shaft 1 such that two second field devices 7 are combined to form a common one between the air coils. The common 2nd field device is a magnetic disk 23 which is axially magnetized. This combination of the two machines saves a magnetic disk and a conclusion. The two outer, second disks of the entire machine limit the air gap sections by permanent magnets which are backed by a return disk. The coil holder 21 is attached radially in the peripheral region of the air coils. 7 shows a further development of an electrical machine which, as in FIG. 8, is composed of two machines, in which case the common second field device 7 is only combined in its inference part, on which the magnets 27 of the respective original machine are located on both sides of the disk surfaces are attached.
Fig.8 zeigt eine Abwandlung der elektrischen Maschine aus Fig.3, bei der die 2ten scheibenförmigen Köφer im Umfangsbereich nach innen gebogen sind und dem Spulenverlauf gleichmäßig beabstandet bis zur radial angebrachten Spulenhalterung folgen. Die 2ten scheibenförmigen Köφer 7 sind Rückschlußscheiben und der lte scheibenförmige Köφer 6 ist eine Scheibe mit einem scheibenförmigen, im Axialschnitt schlitzförmigen Rückschlußköφer 19, der im gesamten luftspaltbegrenzenden Bereich, also auch im Umfangsbereich, magnetische Pole trägt. Die magnetischen Pole sind rechtwinklig zu seiner Luftspaltgrenzfläche magnetisiert.8 shows a modification of the electrical machine from FIG. 3, in which the second disk-shaped bodies are bent inwards in the circumferential region and follow the course of the coil evenly spaced up to the radially attached coil holder. The second disk-shaped body 7 are back yoke disks and the lth disk-shaped body 6 is a disk with a disk-shaped yoke body 19 which is slot-shaped in axial section and which bears magnetic poles in the entire air gap-limiting area, that is to say also in the peripheral area. The magnetic poles are magnetized perpendicular to its air gap interface.
Fig.9 zeigt den gleichen Scheibenverlauf wie in Fig.8, jedoch besteht hier der lte scheibenförmige Köφer 6 aus einer Rückschlußscheibe und der 2te scheibenförmige Köφer 7 aus einem magnetischen Rückschluß mit luftspaltbegrenzenden magnetischen Polen, die rechtwinklig zu seiner Luftspaltgrenzfläche magnetisiert sind. Die Luftspule ist in beiden Figuren durch einen durchlaufenden Schlitz zwischen den 2ten scheibenförmigen Köφern 7 sehr stabil in ihrer Mitte gehaltert.Fig. 9 shows the same disc shape as in Fig. 8, but here the lth disc-shaped body 6 consists of a back plate and the 2nd disc-shaped body 7 consists of a magnetic back yoke with air gap-limiting magnetic poles, which are magnetized perpendicular to its air gap interface. The air coil is held very stable in the middle in both figures by a continuous slot between the second disc-shaped bodies 7.
Fig.10 zeigt eine Weiterbildung einer elektrischen Maschine, im Axialschnitt, mit Luftspulen 3. die im Achsbereich überlappend angebracht sind und in den vom Feld durchdrungenen Luftspaltabschnitten einschichtig verlaufen. Der 2te scheibenförmige Köφer 7 besteht aus jeweils den Luftspaltabschnitt begrenzenden magnetischen Polen und einem magnetischen Rückschluß, wobei der lte scheibenförmige Köφer eine Rückschlußscheibe ist.10 shows a further development of an electrical machine, in axial section, with air coils 3, which are overlapping in the axial area and run in one layer in the air gap sections penetrated by the field. The second disk-shaped body 7 consists of magnetic poles delimiting the air gap section and a magnetic yoke, the lth disk-shaped body being a yoke disk.
Fig.l 1 zeigt eine Weiterbildung der elektrischen Maschine gemäß Fig.10 im Radialschnitt. Zu sehen ist die Verteilung der Luftspulen 3 anhand der V-förmigen Teilspulen innerhalb eines Luftspaltabschnittes, wobei die Luftspulen über den Umfang des Iten scheibenförmigen Köφers 6 gleichmäßig verteilt sind. Die Permanentmagnete 27 des dahinterliegenden 2ten scheibenförmigen Köφers 7 sind im Umfangsbereich ersichtlich und sind weiterhin gestrichelt erkenntlich gemacht, wobei sie den achsnahen Wickelkopfbereich aussparen.Fig. 1 shows a development of the electrical machine according to Fig. 10 in radial section. The distribution of the air coils 3 can be seen on the basis of the V-shaped partial coils within an air gap section, the air coils being evenly distributed over the circumference of the ith disk-shaped body 6. The permanent magnets 27 of the second disk-shaped body 7 located behind them can be seen in the circumferential area and are furthermore identified by dashed lines, leaving out the winding head area near the axis.
Fig.12 zeigt eine Weiterbildung der elektrischen Maschine als Gleichstrommaschine mit mechanischer Kommutierung 25/26 im Axialschnitt, bei der die Luftspulen 3 im Luftspaltbereich zweischichtig überlappen und im vom Feld ausgesparten Axialbereich mehrfach als Wickelköpfe überlappen, was hier vereinfacht durch eine axiale Verdickung der Wicklung dargestellt ist. Der lte scheibenförmige Köφer 6 ist eine Rückschlußscheibe und die 2ten scheibenförmigen Köφer 7 besteht aus jeweils den Luftspaltabschnitt begrenzenden magnetischen Polen 27 und einem magnetischen Rückschluß. Die Luftspulen sind auf dem scheibenförmigen Kommutator 25 zusammengeschaltet. Auch Schleifkontakte 26 sind ersichtlich.12 shows a further development of the electrical machine as a direct current machine with mechanical commutation 25/26 in axial section, in which the air coils 3 overlap in two layers in the air gap area and overlap several times as winding heads in the axial area left out of the field, which is represented here simply by an axial thickening of the winding is. The lth disk-shaped body 6 is a yoke and the second disk-shaped body 7 consists of magnetic poles 27 delimiting the air gap section and a magnetic yoke. The air coils are interconnected on the disk-shaped commutator 25. Sliding contacts 26 can also be seen.
Fig.13 zeigt die Weiterbildung der elektrischen Maschine gemäß Fig.12 im Radialschnitt, wobei die Luftspulen 3 über den Umfang des Iten scheibenförmigen Köφers 6 gleichmäßig verteilt sind und sich als Zweischichtwicklung im Luftspaltbereich überlappen. Die Permanentmagnete 27, des dahinterliegenden 2ten scheibenförmigen Köφers 7, sind im Umfangsbereich ersichtlich und sind weiterhin gestrichelt erkenntlich gemacht, wobei sie den achsnahen Wickelkopfbereich aussparen.FIG. 13 shows the development of the electrical machine according to FIG. 12 in radial section, the air coils 3 being uniformly distributed over the circumference of the ith disk-shaped body 6 and overlapping as a two-layer winding in the air gap area. The permanent magnets 27, of the second disk-shaped body 7 located behind them, can be seen in the circumferential area and are furthermore identified by dashed lines, omitting the winding head area near the axis.
Fig.14 zeigt eine Weiterbildung der elektrischen Maschine als Gleichstrommaschine mit mechanischer Kommutierung 25/26 im Axialschnitt, bei der der Luftspalt 4, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, sich aus zwei geraden und einem gebogenen Luftspaltabschnitt zusammensetzt, die direkt ineinander übergehen und die Luftpulen 3 sich vom achsnahen Bereich eines geraden Luftspaltabschnittes über den im Umfangsbereich liegenden gebogenen Luftspaltabschnitt bis in den achsnahen Bereich des daran anschließenden geraden Luftspaltabschnittes erstrecken. Eine andere nicht dargestellte Weiterbildung ist in ähnlicher Form elliptisch mit einem durchgehenden elliptischen Luftspalt.Fig. 14 shows a further development of the electrical machine as a DC machine with mechanical commutation 25/26 in axial section, in which the air gap 4, in section transverse to the direction of movement, is composed of two straight and one curved air gap section, which merge directly into one another and the air coils 3 extend from the region of a straight air gap section near the axis via the curved air gap section lying in the peripheral region to the region of the adjacent straight air gap section near the axis. Another development, not shown, is elliptical in a similar form with a continuous elliptical air gap.
Fig.15 zeigt die Weiterbildung der elektrischen Maschine gemäß Fig.14 im Radialschnitt, wobei die Luftspulen 3, hier nur als Teilspulen sichtbar, über den Umfang des Iten scheibenförmigen Köφers 6 gleichmäßig, als Einzelleiter in einer Schrägwicklung verteilt sind und entweder über Bürsten 26 direkt auf der Wicklung kommutiert werden oder mit einem Kommutator 25 verbunden sind. Die Luftspulen verlaufen im gesamten Luftspalt zweischichtig, wobei die Spulenseiten einer Luftspule zu unterschiedlichen Schichten gehören. Bei einer hier nicht dargestellten Weiterbildung verlaufen die Leiter im achsnahen Bereich evolvent oder schräge und im übrigen Bereich radial oder radial projiziert.15 shows the development of the electrical machine according to FIG. 14 in a radial section, the air coils 3, here only visible as partial coils, being uniformly distributed over the circumference of the ith disk-shaped body 6, as individual conductors in a helical winding and either directly via brushes 26 are commutated on the winding or are connected to a commutator 25. The air coils run in two layers in the entire air gap, the coil sides of an air coil belonging to different layers. In a further development, not shown here, the conductors are involute or oblique in the area near the axis and projected radially or radially in the remaining area.
Fig.16 zeigt ein Prinzipbild einer Spulenführung als eine Weiterbildung für eine rotierende elektrische Maschine im Prinzip gemäß der Fig.1 im Radialschnitt der Linie I-I. Hier sind zwei offene Luftspulen mit mehreren Windungen über den halben Umfang des Iten scheibenförmigen Köφers verteilt und zu einer Teilwicklung zusammengeschlossen. Zwei solcher Teilwicklungen ergeben die volle, den Scheibenkreis ausfüllende Wicklung, wobei die Spulenseiten radial verlaufend gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.16 shows a basic diagram of a coil guide as a further development for a rotating electrical machine in principle according to FIG. 1 in a radial section of the line I-I. Here two open air coils with several windings are distributed over half the circumference of the Ith disk-shaped body and connected to form a partial winding. Two such partial windings result in the full winding filling the disc circle, the coil sides being distributed evenly over the circumference in a radially extending manner.
Fig. 17 zeigt eine Abwandlung der elektrischen Maschine der Fig.2 im Radialschnitt. Die Besonderheit ist hier, daß die Polweite 12 kleiner ist als die Spulenweite 14 und elektronische Sensoren 17 in den Wicklungsbereich eingebracht sind. Solche Maschinen werden als elektronisch kommutierte Motoren verwendet, wobei die Sensoren Aufschluß über die Läuferstellung und -richtung geben und gegenüberliegende Luftspulen zu einem Strang zusammengeschaltet sind.17 shows a modification of the electrical machine of FIG. 2 in radial section. The special feature here is that the pole width 12 is smaller than the coil width 14 and electronic sensors 17 are introduced into the winding area. Such machines are called electronically commutated motors are used, the sensors providing information about the rotor position and direction and opposite air coils are connected to form a strand.
Fig.18 zeigt eine Weiterbildung der elektrischen Maschine im Axialschnitt, wobei die Luftspule 3 als Durchmesserwicklung um den Iten scheibenförmigen Köφer 6, der als Rückschlußscheibe ausgeführt ist, herumgefaltet ist. Die Lagerung und der Verlauf der Achse 24 ist nur einseitig von dem Iten scheibenförmigen Köφer 6, wobei die Spulenhalterung 21 der Achse 24 axial gegenüberliegt und im Achsbereich aus dem Scheibenring 16 herausgeführt ist. Die Luftspule ist nur in einem Luftspaltabschnitt an der Achse vorbeigeführt. Im anderen Luftspaltabschnitt verläuft sie direkt über dem oder seitlich versetzt zum Durchmesser. Der Faltbereich 18 der Luftspule ist vom Feld durchdrungen.Fig. 18 shows a further development of the electrical machine in axial section, the air coil 3 being folded as a diameter winding around the first disk-shaped body 6, which is designed as a backing disk. The bearing and the course of the axis 24 is only on one side of the first disk-shaped body 6, the coil holder 21 being axially opposite the axis 24 and being led out of the disk ring 16 in the axial region. The air coil is only guided past the axis in an air gap section. In the other air gap section, it runs directly above or laterally offset to the diameter. The fold area 18 of the air coil is penetrated by the field.
Fig.19 zeigt die Weiterbildung der elektrischen Maschine gemäß Fig.17 als Scheibenmaschine im Radialschnitt. Sichtbar ist hier die einseitige Achsdurchführung durch die Wicklung, wobei die Leiter in dem sichtbaren Luftspaltabschnitt durch die Achsdurchführung von ihrem Ideal verlauf abweichen. In gestrichelter Form ist der ideale Verlauf der Wicklung im nicht sichtbaren Luftspaltabschnitt angedeutet. Das Magnetsystem ist zweipolig pro Luftspaltabschnitt ausgeführt, was durch die Magnete 27 des 2ten scheibenförmigen Köφers des hinteren Luftspaltabschnittes ersichtlich ist.FIG. 19 shows the development of the electrical machine according to FIG. 17 as a disk machine in radial section. The one-sided axle bushing through the winding is visible here, the conductors in the visible air gap section deviating from their ideal course through the axle bushing. The ideal course of the winding in the invisible air gap section is indicated in dashed form. The magnet system is designed with two poles per air gap section, which is evident from the magnets 27 of the second disk-shaped body of the rear air gap section.
Fig.20 und Fig.21 zeigen eine Ausführung mit einem scheibenförmiger Träger 8, der an seinem äußeren Umfang gabelförmig in drei ringförmigen Köφern endet, die verbunden sind, wobei die beiden äußeren an ihren Innenseiten Magnete 27 tragen. Der scheibenförmige Träger 8 sitzt auf einer Welle 1, und der lte ringförmige Köφer ist von der Luftspule 3 umgeben. Hier werden hohe Umfangsgeschwindigkeiten genutzt.Fig. 20 and Fig. 21 show an embodiment with a disk-shaped carrier 8, which ends on its outer circumference in a fork-like manner in three ring-shaped bodies which are connected, the two outer ones carrying magnets 27 on their inner sides. The disk-shaped carrier 8 sits on a shaft 1, and the old annular body is surrounded by the air coil 3. High peripheral speeds are used here.
Fig.22 zeigt eine Weiterbildung der elektrischen Maschine im Axialschnitt. Ein lter hohlzylindrischer Köφer 6 besteht aus einem hohlzylindrischen Rückschlußköφer auf deren Mantelfläche ein permanentmagnetischer Köφer 27 mit radialer Magnetisierung in vollem Umfang angebracht ist. Zu einer Stirnseite des Magnetköφers, gering beabstandet, ist ein schmaler Rückschlußscheibenring angebracht, der mit dem hohlzylindrischen Rückschlußköφer innenseitig fest verbunden ist. Der lte Köφer ist mit seinem Innendurchmesser auf einer Welle 1 durch zwei Lager 13 gelagert und in einen 2ten hohlzylindrischen Köφer 7 koaxial geschachtelt und mit ihm an einer Stirnseite fest verbunden. An der gegenüberliegenden Stirnseite des Iten Köφers begrenzen die Iten und 2ten Köφer einen Luftspaltabschnitt. sowie zwischen deren Mantelflächen. Die stirnseitige Luftspaltbegrenzung ist von dem Iten Köφer 6 durch einen Rückschluß und von dem 2ten Köφer 7 durch radialmagnetisierte Permanentmagnete mit hinterlegtem Rückschluß gebildet. Die mantelseitige Luftspaltbegrenzung des 2ten Köφers 7 ist als Rückschluß ausgebildet. Die Luftspule 3 erstreckt sich axial über den mantelseitigen Luftspaltabschnitt über den Faltbereich 18 in den stimseitigen Luftspaltabschnitt bis in achsnähe und ist dort mit dem Kollektor 2 verbunden, an dem Schleifkontakte 26 anliegen.Fig. 22 shows a development of the electrical machine in axial section. An older hollow cylindrical body 6 consists of a hollow cylindrical yoke body on the outer surface of which a permanent magnetic body 27 with radial magnetization is attached in full. To a face of the Magnetköφers, spaced slightly apart, a narrow yoke ring is attached, which is firmly connected to the inside of the hollow cylindrical yoke body. The inner body of the lth body is supported on a shaft 1 by two bearings 13 and is nested coaxially in a second hollow cylindrical body 7 and firmly connected to it on one end face. On the opposite end face of the Ith body, the Ith and 2nd bodies delimit an air gap section. and between their lateral surfaces. The front air gap limitation is formed by the first body 6 by a yoke and by the second body 7 by radially magnetized permanent magnets with a stored yoke. The jacket-side air gap limitation of the 2nd body 7 is trained as a conclusion. The air coil 3 extends axially over the jacket-side air gap section over the folding region 18 into the front-side air gap section up to near the axis and is connected there to the collector 2, on which sliding contacts 26 rest.
Fig.23 zeigt eine elektrische Maschine von Fig.22 im Radialschnitt. Die V-förmigen Spulenabschnitte verlaufen im Stimbereich leicht versetzt zum Radius und sind in achsnähe mit dem Kollektor 25 verbunden. Der lte Köφer 6 ist als Rückschlußköφer sichtbar, sowie der 2te Köφer 7. Weiterhin sind die in Bewegungsrichtung verlaufenden Spulenteile im mantelseitigen Luftspaltabschnitt zu sehen.Fig. 23 shows an electrical machine of Fig. 22 in radial section. The V-shaped coil sections run slightly offset to the radius in the end region and are connected to the collector 25 near the axis. The last body 6 is visible as a yoke body, as is the second body 7. Furthermore, the coil parts running in the direction of movement can be seen in the shell-side air gap section.
Fig.24 zeigt eine Weiterbildung der elektrischen Maschine im Axialschnitt. Ein lter hohlzylindrischer Köφer 6 besteht aus einem Rückschlußköφer, der in einen 2ten hohlzylindrischen Köφer 7 geschachtelt ist, die zwischen ihrem Mantelbereich und den beiden Stimbereichen einen Luftspalt 4, bestehend aus den Luftspaltabschnitten 4',4",4'". begrenzen. Der lte und der 2te Köφer sind nicht mechanisch, sondern magnetisch verbunden und sind koaxial auf einer Hohlachse 24 jeweils durch zwei Lager 13 gelagert. Die Luftspule 3 erstreckt sich im Luftspalt 4" axial und ist an den äußeren Kanten des Iten Köφers bei 18 jeweils gefaltet und erstreckt sich von da aus in Richtung Welle in den Luftspaltabschnitten 4'.4". Die Luftspule ist fest mit der Hohlachse 24 verbunden, wobei die Zuleiter der Luftspule durch die Hohlachse geführt sind. Der 2te hohlzylindrische Köφer 7 besteht Luftspaltseitig aus Permanentmagneten 27, die auf einem Rückschlußköφer angebracht sind.Fig. 24 shows a further development of the electrical machine in axial section. An older hollow cylindrical body 6 consists of a yoke body which is nested in a second hollow cylindrical body 7, which has an air gap 4 consisting of the air gap sections 4 ', 4 ", 4'" between its jacket area and the two end areas. limit. The lth and the 2nd body are not mechanically but magnetically connected and are coaxially supported on a hollow axle 24 by two bearings 13. The air coil 3 extends axially in the air gap 4 "and is folded at the outer edges of the Ith body at 18 and extends from there in the direction of the shaft in the air gap sections 4'.4". The air coil is fixedly connected to the hollow axis 24, the feeders of the air coil being guided through the hollow axis. The second hollow cylindrical body 7 consists of permanent magnets 27 on the air gap side, which are attached to a return body.
Fig.25 zeigt eine elektrische Maschine von Fig.24 im Radialschnitt. Die V-förmigen Spulenabschnitte der Luftspule 3 verlaufen in den Stimbereichen leicht versetzt zum Radius und axial gesehen deckungsgleich in den Luftspaltabschnitten 4',4". Die Luftspulen sind über eine Halterung 21 mit der Hohlachse verbunden, der lte Köφer ist mit seiner stimseitigen Rückschlußfläche sichtbar, so wie die einzelnen magnetischen Pole des 2ten Köφers 7. die mit einem axial gesehenen ringförmigen Rückschlußköφer hinterlegt sind.Fig. 25 shows an electrical machine from Fig. 24 in radial section. The V-shaped coil sections of the air coil 3 run in the end regions slightly offset from the radius and axially congruent in the air gap sections 4 ', 4 ". The air coils are connected to the hollow axis via a holder 21, the last body is visible with its front-side back surface , as are the individual magnetic poles of the 2nd body 7th which are deposited with an axially seen ring-shaped return body.
Fig.26 zeigt eine Weiterbildung der elektrischen Maschine im Axialschnitt. Die Luftspule 3 erstreckt sich in einem Luftspalt 4, der durch einen Iten und 2ten trommeiförmigen Köφer 6.7 begrenzt wird, wobei die Köφer im Schnitt eine elliptische Form aufweisen. Die Spulenhalterung 21 ist durch einen Schlitz 1 1 im 2ten Köφer 7 aus dem Luftspaltbereich herausgeführt. Eine Verbindung der Luftspule 3 oder der Feldeinrichtung mit der Achse 24 oder der Welle 1 ist nicht festgelegt.Fig. 26 shows a further development of the electrical machine in axial section. The air coil 3 extends in an air gap 4 which is delimited by an Ith and 2nd drum-shaped body 6.7, the bodies having an elliptical shape in section. The coil holder 21 is led out of the air gap area through a slot 11 in the second body 7. A connection of the air coil 3 or the field device with the axis 24 or the shaft 1 is not specified.
Fig.27 zeigt eine elektrische Maschine im Axialschnitt. Die Maschine besteht aus drei hohlzylindrischen Köφem 6,7, die ineinandergeschachtelt koaxial zu einer Welle 1 oder Achse 24 liegen und einen Luftspalt, bestehend aus den Luftspaltabschnitten 4',4". begrenzen. Die Luftspule 3 ist um eine stimseitige Außenkante des Iten hohlzylindrischen Köφers 6, der ein Rückschluß ist, in 18 hemmgefaltet. Der äußere und innere hohlzylindrische 2te Köφer 7 besteht luftspaltseitig aus permanentmagnetischen Polen 27, die auf einem Rückschluß angebracht sind, lte und 2te Köφer sind an einer Stirnseite fest miteinander verbunden. Die Luftspule 3 ist über eine Halterung 21 mit dem Gehäuse 2 verbunden, wobei Verbindungen mit der Welle oder Achse nicht festgelegt sind.Fig. 27 shows an electrical machine in axial section. The machine consists of three hollow cylindrical bodies 6,7, which are nested one inside the other coaxially to a shaft 1 or axis 24 and limit an air gap consisting of the air gap sections 4 ', 4 " Air coil 3 is inhibited folded around an end edge of the first hollow cylindrical body 6, which is a yoke, in FIG. The outer and inner hollow cylindrical 2nd body 7 consists of permanent-magnetic poles 27 on the air gap side, which are attached to a yoke, the 2nd and 2nd bodies are firmly connected to one another on one end face. The air coil 3 is connected to the housing 2 via a holder 21, connections to the shaft or axis not being fixed.
Fig.28 zeigt eine elektrische Maschine von Fig.27 im Radialschnitt. Es sind ringförmige lte und 2te Köφer 6,7 Richtung Achse gesehen sichtbar und auch die Luftspulen 3, von denen jeweils der gebogene Leiter 20 und die in Bewegungsrichtung liegenden unwirksamen Leiter, ersichtlich sind.Fig. 28 shows an electrical machine of Fig. 27 in radial section. There are annular lte and second bodies 6, 7 seen in the direction of the axis and also the air coils 3, of which the bent conductor 20 and the inactive conductor lying in the direction of movement can be seen.
Fig.29 zeigt eine elektrische Maschine im Axialschnitt. Die Maschine besteht aus vier hohlzylindrischen Köφem 6,7, die ineinandergeschachtelt sind und koaxial zu einer Achse 2 oder Welle 1 liegen und zwischen einander einen Luftspalt 4 begrenzen, der aus den Luftspaltabschnitten 4',4",4'",4"",4'"" besteht, wobei die Luftspule 3 durch alle Luftspaltabschnitte verläuft, die durch jeweils zwei mantelseitige oder stimseitige Flächen der hohlzylindrischen Köφer begrenzt sind. Die Luftspule vollzieht dabei zwei Links- und zwei Rechtsbiegungen.Fig. 29 shows an electrical machine in axial section. The machine consists of four hollow cylindrical bodies 6.7, which are nested one inside the other and are coaxial to an axis 2 or shaft 1 and between them delimit an air gap 4 which consists of the air gap sections 4 ', 4 ", 4'", 4 "", 4 '"", wherein the air coil 3 extends through all air gap sections which are delimited by two jacket-side or face-side surfaces of the hollow cylindrical body. The air coil makes two left and two right bends.
Fig.30 zeigt eine elektrische Maschine von Fig.29 im Radialschnitt. Die drei äußeren hohlzylindrischen Köφer sind in Achsrichtung als Ringköφer 6,7 sichtbar, wie auch die von ihnen mantelseitig begrenzten Luftspaltabschnitte 4',4'",4'"". Die Luftspule 3 ist vor allem in ihrem radialem Verlauf in Luftspaltabschnitt 4" und mit ihren unwirksamen Leitern in dem äußeren und inneren mantelseitigen Luftspaltabschnitten ersichtlich, sowie die Spulenhalterung 21 im achsnähesten Bereich.Fig. 30 shows an electrical machine of Fig. 29 in radial section. The three outer hollow cylindrical bodies are visible in the axial direction as ring bodies 6, 7, as are the air gap sections 4 ', 4' ", 4 '" "which they delimit on the jacket side. The air coil 3 is primarily in its radial course in the air gap section 4" and with their ineffective conductors in the outer and inner shell-side air gap sections, as well as the coil holder 21 in the area closest to the axis.
Fig.31 zeigt eine elektrische Maschine im Axialschnitt. Die Maschine besteht aus drei hohlzylindrischen Köφem 6,7, die ineinandergeschachtelt koaxial zu einer Welle 1 oder Achse 24 liegen und einen Luftspalt 4, bestehend aus den Luftspaltabschnitten 4',4",4'",4"", begrenzen. Die Luftspule 3 vollzieht bei dem Verlauf durch die Luftspaltabschnitte zwei Rechtsbiegungen und eine Linksbiegung. Eine Besonderheit hier ist, daß der lte Köφer 6 im Axialschnitt nur einseitig magnetische Pole trägt.Fig. 31 shows an electrical machine in axial section. The machine consists of three hollow cylindrical bodies 6.7, which are nested one inside the other coaxially to a shaft 1 or axis 24 and delimit an air gap 4 consisting of the air gap sections 4 ', 4 ", 4'", 4 "". The air coil 3 makes two right bends and one left bend as it runs through the air gap sections. A special feature here is that the axial body 6 only has magnetic poles on one side in axial section.
Fig.32 zeigt eine elektrische Maschine von Fig.31 im Radialschnitt. Die zwei äußeren hohlzylindrischen Köφer sind als ringförmige Köφer 6,7 sichtbar, so wie der innere hohlzylindrische Köφer 7 mit seiner stimseitigen Rückschlußfläche, wie auch die von ihnen mantelseitig begrenzten Luftspaltabschnitte 4",4"". Die Luftspule 3 ist vor allem in ihrem radialem Verlauf in Luftspaltabschnitt 4' und mit ihren unwirksamen Leitern in dem äußeren mantelseitigen Luftspaltabschnitt ersichtlich, sowie die Spulenhalterung 21 im achsnähesten Bereich.Fig. 32 shows an electrical machine of Fig. 31 in radial section. The two outer hollow cylindrical bodies are visible as ring-shaped bodies 6, 7, just like the inner hollow cylindrical body 7 with its front-side return surface, as well as the air gap sections 4 ", 4""which they delimit on the jacket side. The air coil 3 is primarily radial Course in air gap section 4 'and with their ineffective conductors in the outer shell-side air gap section can be seen, as well as the coil holder 21 in the area closest to the axis.
Fig.33 zeigt eine elektrische Linearmaschine von Fig.34 im Querschnitt. Die plattenformigen Köφer 6,7 liegen parallel und so zueinander versetzt, daß sie die parallel zueinander liegenden Luftspaltabschnitte 4',4" gleichmäßig begrenzen. Der lte plattenförmige Köφer 6 ist eine Rückschlußplatte, um deren eine in Bewegungsrichtung liegende Außenkante die Luftspule 3 bei 20 gefaltet ist und in den Luftspaltabschnitten 4',4" verläuft. Zu sehen ist eine Spulenseite, die im Faltbereich 18 durch 21 gehaltert ist. Die zweiten plattenformigen Köφer 7 beinhalten die magnetischen Pole 27.Fig. 33 shows an electric linear machine of Fig. 34 in cross section. The plate-shaped bodies 6, 7 are parallel and offset from one another in such a way that they evenly delimit the air gap sections 4 ', 4 "lying parallel to one another. The lth plate-shaped body 6 is a backing plate, around the one outer edge of which in the direction of movement the air coil 3 is folded at 20 and runs in the air gap sections 4 ', 4 ". A coil side can be seen, which is held by 21 in the folding region 18. The second plate-shaped bodies 7 contain the magnetic poles 27.
Fig.34 zeigt eine elektrische Linearmaschine von Fig.33 im Querschnitt. Zu sehen ist der Verlauf der Luftspulen 3 in Bewegungsrichtung und die gefalteten Luftspulenteile 20. Fünf Luftspulen sind um den Iten plattenf rmigen Köφer 6 gefaltet und verlaufen in den Luftspaltabschnitten. Die Bewegungsrichtung ist *rechts-links in Papierebene.Fig. 34 shows an electric linear machine of Fig. 33 in cross section. The course of the air coils 3 in the direction of movement and the folded air coil parts 20 can be seen. Five air coils are folded around the ith plate-shaped body 6 and run in the air gap sections. The direction of movement is * right-left in the paper plane.
Fig.35 zeigt die elektrische Linearmaschine von Fig.33,34 im Schnitt. Zu sehen ist der Verlauf der Teilspulen in dem Luftspaltabschnitt 4' und der plattenförmige Rückschluß des Iten Körpers 6, sowie die darunterliegenden magnetischen Pole des einen plattenformigen Köφers 7.Fig. 35 shows the electric linear machine of Fig. 33, 34 in section. The course of the partial coils in the air gap section 4 'and the plate-shaped inference of the ith body 6 can be seen, as well as the magnetic poles underneath of the one plate-shaped body 7.
Fig.36 zeigt eine elektrische Linearmaschine von Fig.37 im Querschnitt. Die Linearmaschine besteht im wesentlichen aus drei parallelen plattenformigen Köφem 6.7. die einen Luftspalt 4 gleichmäßig begrenzen, in dem die 2ten plattenformigen Köφer 7 um eine in Bewegungsrichtung liegende Außenkante gleichmäßig beabstandet herumgezogen sind, wobei die 2ten plattenformigen Köφer 7 einen durchgehenden Schlitz 11 zur Durchführung der Spulenhalterung 21 aufweisen. Die magnetischen Pole des plattenformigen Iten Köφers 6 sind elektromagnetisch, so daß zu ihm gehörenden Erregerspulen in Nuten seines Rückschlußköφers eingelegt sind. Die Luftspule 3 ist um den plattenformigen Iten Köφer gleichmäßig gebogen und verläuft im Luftspalt 4 beidseitig des plattenformigen Iten Köφers, wobei eine Spulenseite sichtbar ist.Fig. 36 shows an electric linear machine of Fig. 37 in cross section. The linear machine essentially consists of three parallel plate-shaped bodies 6.7. which evenly delimit an air gap 4 in which the second plate-shaped bodies 7 are drawn around an outer edge lying in the direction of movement, spaced evenly apart, the second plate-shaped bodies 7 having a continuous slot 11 for the passage of the coil holder 21. The magnetic poles of the plate-shaped Iten body 6 are electromagnetic, so that the excitation coils belonging to it are inserted in the slots of its return body. The air coil 3 is bent uniformly around the plate-shaped Iten body and runs in the air gap 4 on both sides of the plate-shaped Iten body, a coil side being visible.
Fig.37 zeigt eine elektrische Linearmaschine von Fig.36 im Schnitt. Zu sehen sind die Teilspulen der Erregerspulen und der beiden Luftspulen 3, als Läufer mit ihrer Spulenhalterung 21, einseitig vom plattenformigen Iten Köφer 6. Die Bewegungsrichtung ist *rechts-links in Papierebene.Fig. 37 shows an electric linear machine of Fig. 36 in section. You can see the partial coils of the excitation coils and the two air coils 3, as a rotor with their coil holder 21, on one side of the plate-shaped Iten body 6. The direction of movement is * right-left in the paper plane.
Fig.38 zeigt eine elektrische Linearmaschine von Fig.36, 37 im Schnitt. Sichtbar sind die gebogenen Spulenteile der Luftspulen 3 und der Erregerspulen, die im Rückschluß vom Iten Köφer 6 eingebettet sind, sowie die in Bewegungsrichtung liegenden unwirksamen Luftspulenteile der Luftspule 3. Fig.39-41 zeigen beispielhaft unterschiedliche Weiterbildungen der Faltkanten- und Außenbereiche eines Iten und 2ten Köφers 6,7, wobei der innenliegende Köφer 6 von der Luftspule 3 umgeben ist, die axial außen die Luftspule die Spulenhalterung 21 aufweist. Bei allen drei Ausführungen ist das Rückschlußflachband 5, an dem linken 2ten Köφer 7 angebracht. Magnete gehören, sowohl zum linken als auch zum rechten 2ten Köφer 7, während der lte Köφer 6 keine, nur einseitig angebrachte oder beidseitig angebrachte Magneten 27 aufweist und in seinem äußeren Randbereich verschieden abgemndet ist ( auch winkel- und T-förmig), um einen günstigen Verlauf der Feldlinien zu erreichen, die durch Linien durch die Luftspule angedeutet sind. Fig. 38 shows an electric linear machine of Fig. 36, 37 in section. The curved coil parts of the air coils 3 and the excitation coils, which are embedded in the back of the Ith body 6, and the ineffective air coil parts of the air coil 3 lying in the direction of movement are visible. 39-41 show examples of different developments of the folded edge and outer areas of an Ith and 2nd body 6,7, the inner body 6 being surrounded by the air coil 3 which has the coil holder 21 axially outside the air coil. In all three versions, the yoke flat ribbon 5 is attached to the left 2nd body 7. Magnets belong to both the left and the right 2nd body 7, while the left body 6 has no magnets 27, only attached on one side or attached on both sides, and is differently embossed in its outer edge area (also angular and T-shaped) by one to achieve favorable course of the field lines, which are indicated by lines through the air coil.
Teilenummern in den FigurenPart numbers in the figures
1 Welle1 wave
2 Gehäuse2 housings
3 Spule (offen, geschlossen) Luftspalt ',4"... Luftspaltabschnitte des Luftspaltes 4 außen liegendes Flachband, vorzugsweise ein Rückschlußflachband, axial gesehen ein ringförmiger Köφer lter Köφer der Feldeinrichtung (bildet eine Grenzfläche des Luftspaltes 4) 2ter Köφer der Feldeinrichtung (bildet die andere Grenzfläche des Luftspaltes 4) scheibenförmiger Träger innen liegendes Rückschlußflachband, axial gesehen ein ringförmiger Köφer 0 Kante des Iten Köφers (liegt in Bewegungsrichtung und ist eine Stoßkante oder Eckkante) 1 durchlaufender Schlitz im 2ten Köφer 2 Pol weite 3 Lager 4 Spulenweite 5 6 Scheibenring 7 elektronischer Sensor 8 Faltbereich 9 Rückschlußköφer der magnetischen Pole des Iten Köφers 0 Leiter im Faltbereich 1 Spulenhalterung 2 3 Permanentmagnetscheibe 4 Achse 5 Kollektor 6 Schleifkontakte 7 magnetischer Pol 8 9 Wicklung 3 coil (open, closed) air gap ', 4 "... air gap sections of the air gap 4 external flat band, preferably a back yoke flat band, axially seen an annular body of the field device (forms an interface of the air gap 4) 2nd body of the field device (forms the other interface of the air gap 4) disc-shaped carrier internal yoke flat ribbon, axially seen an annular body 0 edge of the Ith body (lies in the direction of movement and is a butt edge or corner edge) 1 continuous slot in the 2nd body 2 pole width 3 bearings 4 coil width 5 6 disc ring 7 electronic sensor 8 folding area 9 yoke body of the magnetic poles of the Ith body 0 conductor in the folding area 1 coil holder 2 3 permanent magnet disc 4 axis 5 collector 6 sliding contacts 7 magnetic pole 8 9 winding

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrische Maschine, die aus einem Luftspalt (4) aufweist, der von einer Feldeinrichtung begrenzt ist, die mindestens in Form von mindestens zwei voneinander beabstandeten Köφem (6,7) besteht, wobei jeweils ein lter Köφer (6) zu einem 2ten Köφer (7) benachbaπ angeordnet ist, und wobei mindestens zu einer der einander zugewandten Seiten des Iten und 2ten Köφers magnetische Pole (27) gehören, die senkrecht zum Luftspalt magnetisiert sind, sich quer zu einer Bewegungsrichtung, im wesentlichen über den vollen Luftspalt, jeweils im Ganzen oder in Teilpole unterteilt, erstrecken und die vorzugsweise mit Rückschlußmaterial hinterlegt sind, in Bewegungsrichtung wechseln und deren Feld im wesentlichen gradlinig, innerhalb des Polflächenbereiches jedes Poles, von einer Grenzfläche des Luftspaltes (4) zur gegenüberliegenden Grenzfläche verläuft, zu der entweder auch magnetische Pole gehören oder die mindestens vorwiegend aus Rückschlußmaterial besteht, und mindestens einer zweipoligen Luftspule (3) oder einer Wicklung (29) mit zweipoligen Luftspulen (3), die keinen Kontakt zu Rückschlußmaterial hat, sich im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung etwa mittig und gleichmäßig vom Iten und 2ten Köφer beabstandet im Luftspalt (4) erstreckt, sich relativ zur Feldeinrichtung bewegt und dabei jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule die Bewegungsrichtung quert, und am äußeren Rand des Luftspaltes (4) mit einer anderen Spulenseite direkt oder über vorwiegend unwirksame Leiter oder Wickelkopfleiter zu mindestens einer Luftspule (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (4), im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, aus mindestens zwei benachbarten Luftspaltabschnitten (4',4"...) besteht, von denen jeweils zwei mit einer ihrer Luftspaltgrenzflächen, die zum Iten Köφer gehören, an der so entstehenden gemeinsamen Kante (10) aneinanderstoßen, und jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule (3) durch den Luftspalt mit seinen Luftspaltabschnitten verläuft, wobei sie an jeder Kante (10) ihre geometrische Form ändert und dabei eine Biegung oder Faltung um den Iten Köφer vollzieht und jede Spulenseite im wesentlichen im Luftspalt (4) verläuft.1. Electrical machine, which has an air gap (4) which is delimited by a field device which consists at least in the form of at least two spaced apart bodies (6, 7), each with an older body (6) to a second body (7) is arranged adjacent, and with at least one of the facing sides of the Ith and 2nd body magnetic poles (27), which are magnetized perpendicular to the air gap, are transverse to a direction of movement, essentially over the full air gap, each in Whole or divided into partial poles, extend and which are preferably backed with yoke material, change in the direction of movement and their field is essentially straight, within the pole face area of each pole, from an interface of the air gap (4) to the opposite interface, to which either magnetic poles also belong or which consists at least predominantly of inference material, and at least one r two-pole air coil (3) or a winding (29) with two-pole air coils (3), which has no contact with back yoke material, extends in the air gap (4) at an average cross-section and evenly spaced from the first and second body at a distance moves relative to the field device and each coil side of the at least one air coil crosses the direction of movement, and at the outer edge of the air gap (4) is connected to another coil side directly or via predominantly ineffective conductors or winding head conductors to form at least one air coil (3), characterized in that that the air gap (4), in cross section to the direction of movement, consists of at least two adjacent air gap sections (4 ', 4 "...), two of which each with one of their air gap interfaces, which belong to the first body, on the joint thus created Abut edge (10), and each coil side of the at least one air coil (3) through the air gap with its air gap sections runs, wherein it changes its geometric shape at each edge (10) and thereby bends or folds around the Ith body and each coil side runs essentially in the air gap (4).
2. Elektrische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (4), im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, aus mindestens einem bogenförmigen Luftspaltabschnitt (4') besteht, der innenseitig vom Iten Köφer begrenzt ist und in dem sich jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule (3) im wesentlichen in der vollen Bogenlänge erstreckt, und die durch den Luftspalt mit seinen Luftspaltabschnitten und im wesentlichen in dem Luftspalt (4) verläuft.2. Electrical machine according to the preamble of claim 1, characterized in that the air gap (4), in section transverse to the direction of movement, consists of at least one arcuate air gap section (4 ') which is limited on the inside by the Iten body and in which each Coil side of the at least one air coil (3) extends essentially over the full arc length, and which runs through the air gap with its air gap sections and essentially in the air gap (4).
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1,2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (4), im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, aus mindestens einem bogenförmigen Luftspaltabschnitt (4') besteht, der innenseitig vom Iten Köφer begrenzt ist und in dem sich jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule (3) im wesentlichen in der vollen Bogenlänge erstreckt, und die durch den Luftspalt mit seinen Luftspaltabschnitten und im wesentlichen in dem Luftspalt (4) verläuft, und daß der mindestens eine Luftspaltabschnitt (4') bevorzugt kreisbogenförmig ist.3. Electrical machine according to claim 1,2, characterized in that the air gap (4), in cross section to the direction of movement, from at least one arcuate There is an air gap section (4 ') which is delimited on the inside by the Ith body and in which each coil side of the at least one air coil (3) extends essentially over the full arc length and which extends through the air gap with its air gap sections and essentially in the air gap ( 4), and that the at least one air gap section (4 ') is preferably in the form of a circular arc.
4. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung der mindestens eine bogenförmige Luftspaltabschnitt (4') ungleichmäßig gebogenen, bevorzugt ellipsenförmig ist.4. Electrical machine according to claim 2, characterized in that in cross section to the direction of movement, the at least one arcuate air gap section (4 ') is non-uniformly curved, preferably elliptical.
5. Elektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung der ellipsenförmige Luftspaltabschnitt (4') flach elliptisch ist und dabei bevorzugt entweder einen Hauptscheitel und zwei Nebenscheitel oder zwei Hauptscheitel und einen Nebenscheitel der Ellipse umfaßt.5. Electrical machine according to claim 4, characterized in that in section transverse to the direction of movement of the elliptical air gap section (4 ') is flat elliptical and preferably comprises either a main apex and two secondary apexes or two main apexes and a secondary apex of the ellipse.
6. Elektrischen Maschinen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftspule (3) sich im wesentlichen innerhalb des Luftspaltes (4) oder innerhalb des Luftspaltes (4) mit den Luftspaltabschnitten (4',4"...) befindet.6. Electrical machines according to claim 1 to 5, characterized in that the air coil (3) is located essentially within the air gap (4) or within the air gap (4) with the air gap sections (4 ', 4 "...).
7. Elektrische Maschine nach Anspruch 1,6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei benachbarte Luftspaltabschnitte (4',4"), im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, gerade sind und unter einem Winkel, von vorzugsweise 90°, zueinander liegen, wobei sie sich an einer ihrer, zum Iten Köφer gehörenden. Grenzflächen schneiden, was eine eckige Kante (10) des Iten Köφers bildet, die vorzugsweise abgemndet ist.7. Electrical machine according to claim 1.6, characterized in that at least two adjacent air gap sections (4 ', 4 "), in section transverse to the direction of movement, are straight and at an angle, preferably 90 °, to each other, whereby they are cut at one of their interfaces belonging to the Ith body, which forms a square edge (10) of the Ith body, which is preferably embossed.
8. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, mindestens zwei benachbarte Luftspaltabschnitte (4'.4") mit einer ihrer, zum Iten Köφer gehörenden Grenzflächen die Kante (10) bildend, aneinanderstoßen. wovon ein Luftspaltabschnitt (4') gerade und ein Luftspaltabschnitt (4") bogenförmig, bevorzugt kreisbogenförmig, ist.8. Electrical machine according to claim 1 to 6, characterized in that in cross section to the direction of movement, at least two adjacent air gap sections (4'.4 ") with one of their Iten Köφer interfaces forming the edge (10), abut each other an air gap section (4 ') is straight and an air gap section (4 ") is arcuate, preferably circular arc.
9. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 6,8, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, mindestens zwei benachbarte Luftspaltabschnitte (4',4") direkt ineinander übergehen.9. Electrical machine according to claim 1 to 6.8, characterized in that in section transversely to the direction of movement, at least two adjacent air gap sections (4 ', 4 ") merge directly into one another.
10. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, sich der Luftspalt (4) aus mindestens drei Luftspaltabschnitten (4', 4",4'") zusammensetzt, wobei zwei gerade und parallel zueinander liegende Luftspaltabschnitte (4', 4'") durch einen dritten Luftspaltabschnitt (4") verbunden sind, der entweder gerade ist und in einem 90° Winkel jeweils zu ihnen liegt oder ein bogenförmiger Luftspaltabschnitt ist.10. Electrical machine according to claim 1 to 9, characterized in that in section transversely to the direction of movement, the air gap (4) from at least three air gap sections (4 ', 4 ", 4'") is composed, two straight and parallel to each other Air gap sections (4 ', 4'") are connected by a third air gap section (4") which is either straight and lies at a 90 ° angle to each other or is an arcuate air gap section.
11. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 ,7, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (4), im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, aus mindestens zwei parallel zueinander liegenden Luftspaltabschnitten (4',4") besteht, wobei die in Kante (10) aneinanderstoßenden Grenzflächen vorwiegend aus Rückschlußmaterial bestehen und zu einem schmalen schlitzförmigen Iten Köφer gehören und die magnetischen Pole (27) zur Luftspaltgrenzfläche des 2ten Köφers gehören.11. Electrical machine according to claim 1, 7, characterized in that the air gap (4), in section transverse to the direction of movement, consists of at least two parallel air gap sections (4 ', 4 "), the abutting edge (10) Interfaces predominantly consist of yoke material and belong to a narrow, slit-shaped body and the magnetic poles (27) belong to the air gap interface of the second body.
12. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung der Luftspalt (4) aus mehreren aneinanderstoßenden Luftspaltabschnitten (4',4"...) besteht, die gerade oder bogenförmig sind, durch die jede Spulenseite, der mindestens einen Luftspule (3), verläuft und die dabei mindestens eine Linksund eine Rechtsbiegung vollzieht.12. Electrical machine according to claim 1 to 12, characterized in that in cross section to the direction of movement of the air gap (4) consists of several abutting air gap sections (4 ', 4 "...), which are straight or arcuate, through each coil side which runs at least one air coil (3) and which makes at least one left and one right bend.
13. Elektrische Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dabei mindestens drei gerade Luftspaltabschnitte (4',4",4'"), im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung parallel zueinander liegen.13. Electrical machine according to claim 12, characterized in that at least three straight air gap sections (4 ', 4 ", 4'") are parallel to each other in section transverse to the direction of movement.
14. Elektrische Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dabei der Luftspalt (4), im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, aus drei geraden Luftspaltabschnitten (4',4",4'") besteht, wobei zwei Luftspaltabschnitte (4',4") parallel zueinander liegen und der dritte Luftspaltabschnitt (4'") einen 90° Winkel dazu einnimmt.14. Electrical machine according to claim 12, characterized in that the air gap (4), in cross section to the direction of movement, consists of three straight air gap sections (4 ', 4 ", 4'"), two air gap sections (4 ', 4th ") are parallel to each other and the third air gap section (4 '") is at a 90 ° angle to it.
15. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leiter (20) der Luftspule (3) im Faltbereich (18) im Bereich der Kante (10) auch mindestens teilweise vom magnetischen Feld durchdrungen ist, wobei das magnetische Feld nicht im wesentlichen gradlinig von einer Luftspaltgrenzfläche zur anderen verläuft.15. Electrical machine according to claim 1 to 14, characterized in that a conductor (20) of the air coil (3) in the folding region (18) in the region of the edge (10) is at least partially penetrated by the magnetic field, the magnetic field not runs essentially straight from one air gap interface to the other.
16. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung mindestens zwei benachbarte Luftspaltabschnitte (4'.4") des Luftspaltes (4), in ihren zu dem Iten Köφer gehörenden und aneinanderstoßen Grenzflächen magnetische Teilpole enthalten, die über die gemeinsame Kante (10) hinaus einen gemeinsamen, durchgehenden Pol bilden, der rechtwinklig zu seiner Luftspaltgrenzfläche magnetisiert ist.16. Electrical machine according to claim 1 to 15, characterized in that in section transverse to the direction of movement at least two adjacent air gap sections (4'.4 ") of the air gap (4), in their to the Ith body and abutting interfaces contain magnetic partial poles, which form a common, continuous pole beyond the common edge (10), which is magnetized perpendicular to its air gap interface.
17. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 10,12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung in zwei benachbarten Luftspaltabschnitten (4'.4") die magnetischen Pole (27) mindestens zu verschiedenen Grenzflächen des Luftspaltes (4) gehören und die magnetischen Pole des einen Luftspaltabschnittes (4'), die zur Grenzfläche des Iten Köφers gehören, mit ihren Stirnseiten beabstandet zum Rückschlußmaterial, der an sie anstoßenden, benachbarten Grenzfläche des anderen Luftspaltabschnittes (4"), die mindestens vorwiegend aus Rückschlußmaterial besteht, liegen.17. Electrical machine according to claim 1 to 10, 12 to 15, characterized in that in cross section to the direction of movement in two adjacent air gap sections (4'.4 ") the magnetic poles (27) belong at least to different interfaces of the air gap (4) and the magnetic poles of the one air gap section (4 '), which belong to the interface of the Ith body, with their end faces spaced apart from the yoke material, the adjoining adjacent interface of the other air gap section (4 "), which consists at least predominantly of yoke material .
18. Elektrische Maschine nach Anspruch 10,15,17, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung sich der Luftspalt (4) aus mindestens drei Luftspaltabschnitten (4', 4",4'") zusammensetzt, wobei zwei gerade und parallel zueinander liegende Luftspaltabschnitte (4', 4'") durch einen geraden dritten Luftspaltabschnitt (4") verbunden sind, und zu mindestens einer der beiden parallel liegenden Grenzflächen, der parallel liegenden Luftspaltabschnitte, des Iten Köφers magnetische Pole (27) gehören, die auf mindestens einer der Seiten eines schlitzförmigen Rückschlußköφers (19), der zum Iten Köφer (6) gehört, angebracht sind, und die Grenzfläche des Luftspaltabschnittes (4'"), die die beiden Kanten (10) verbindet, in denen jeweils eine Grenzfläche des Luftspaltabschnittes 4'" mit denen der Luftspaltabschnitte 4' und 4" aneinanderstoßen, mindestens vorwiegend aus Rückschlußmaterial besteht und vorzugsweise einen flachen Rückschluß des Iten Köφers (6) bildet, der ein Rückschlußflachband (9) ist. das zu den Stirnseiten der magnetischen Pole beabstandet liegt und mit dem Rückschlußköφer (19) etwa mittig oder in einer Kante (10) verbunden ist, und dem Rückschlußflachband (9), eine Luftspaltgrenzfläche des Luftspaltabschnittes (4'") gegenüberliegt, zu der magnetische Pole (27) gehören.18. Electrical machine according to claim 10, 15, 17, characterized in that, in section transverse to the direction of movement, the air gap (4) is composed of at least three air gap sections (4 ', 4 ", 4'"), two being straight and parallel to one another lying air gap sections (4 ', 4' ") are connected by a straight third air gap section (4"), and belong to at least one of the two parallel interfaces, the parallel air gap sections, of the Iten body magnetic poles (27), which at least one of the sides of a slot-shaped yoke body (19), which belongs to the first body (6), is attached, and the interface of the air gap section (4 '") connecting the two edges (10), in each of which an interface of the air gap section 4 '"with which the air gap sections 4' and 4" butt each other, at least predominantly consists of yoke material and preferably a flat yoke of the Ith body (6) et, which is a yoke flat ribbon (9). which is spaced from the end faces of the magnetic poles and is connected to the return body (19) approximately in the middle or in an edge (10), and the return flat band (9), opposite an air gap interface of the air gap section (4 '"), to the magnetic poles (27) belong.
19. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 8, 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung mindestens ein 2ter Köφer (7) im Faltbereich (18) im Bereich der Kante (10) dem Leiter (20) oder einem bogenförmigen Spulenverlauf gleichmäßig beabstandet mindestens teilweise folgt.19. Electrical machine according to claim 1 to 8, 10 to 18, characterized in that in cross section to the direction of movement at least a second body (7) in the folding region (18) in the region of the edge (10) the conductor (20) or an arcuate Coil course follows at least partially evenly spaced.
20. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 8, 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein 2ter Köφer (7) mit einer seiner in Bewegungsrichtung liegenden Kanten mit einem Rückschlußflachband (5) verbunden ist, das den Luftspalt (4) im Faltbereich (18) im Bereich einer Kante (10) einseitig begrenzt.20. Electrical machine according to claim 1 to 8, 10 to 18, characterized in that at least a second body (7) with one of its edges lying in the direction of movement is connected to a return flat ribbon (5) which the air gap (4) in the folding area ( 18) bounded on one side in the region of an edge (10).
21. Elektrische Maschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlußflachband (5) luftspaltseitig magnetische Pole (27) trägt, die sich quer zur Bewegungsrichtung erstrecken, in Bewegungsrichtung wechseln und in Richtung des Iten Köφers (6), bevorzugt Richtung Kante (10), magnetisiert sind.21. Electrical machine according to claim 20, characterized in that the return flat band (5) carries on the air gap magnetic poles (27) which extend transversely to the direction of movement, change in the direction of movement and in the direction of the first body (6), preferably in the direction of the edge (10 ), are magnetized.
22. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mehreren Maschinen zusammengesetzt ist, die einen gemeinsamen 2ten Köφer (7) der Feldeinrichtung nutzen, der vorzugsweise als Permanentmagnetköφer (23) ausgebildet ist, wobei er senkrecht zur Bewegungsrichtung und zur Luftspaltgrenzfläche magnetisiert ist und jede der beiden Polflächen des Magnetköφers mindestens einen Luftspaltabschnitt der beiden elektrischen Maschinen begrenzt.22. Electrical machine according to claim 1 to 21, characterized in that it is composed of several machines that use a common 2nd body (7) of the field device, which is preferably designed as a permanent magnet body (23), wherein it is magnetized perpendicular to the direction of movement and to the air gap interface and each of the two pole faces of the magnet body delimits at least one air gap section of the two electrical machines.
23. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung lte und 2te Köφer (6,7), an den äußeren Rändern der gegenüberliegenden Grenzflächen des Luftspaltes (4), direkt oder über einen Köφer, der vorzugsweise ein Rückschluß ist, fest miteinander verbunden sind, wobei der 2te Köφer mindestens einen in Bewegungsrichtung durchlaufenden Schlitz zur Durchführung der Spulenhalterung (21) aufweist, der die Luftspaltgrenzfläche des 2ten Köφers in etwa mittig in der Erstreckungsrichtung des Luftspaltes (4) teilt und/oder in einem Faltbereich (18), der mindestens einen Luftspule (3), angeordnet ist.23. Electrical machine according to claim 1 to 22, characterized in that on average transverse to the direction of movement lte and 2nd body (6,7), on the outer edges of the opposite interfaces of the air gap (4), directly or via a body, which is preferably a conclusion is firmly connected to one another, the second body having at least one slot running through in the direction of movement for the passage of the coil holder (21), which divides the air gap interface of the second body approximately centrally in the direction of extension of the air gap (4) and / or in a folding area (18) which is arranged at least one air coil (3).
24. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung lte und 2te Köφer (6,7), an einem der äußeren Ränder der sich gegenüberliegenden Grenzflächen des Luftspaltes (4), direkt oder über einen Köφer, der vorzugsweise ein Rückschluß ist, fest miteinander verbunden sind, wobei der 2te Köφer (7) durchgängig, dem Iten Köφer (6) gegenüberliegend, den Luftspalt (4) begrenzt, und die Spulenhalterung (21) an dem anderen äußeren Rand des Luftspaltes (4) mit einem Wickelkopf oder einem unwirksamen Leiterbereich, der mindestens einen Luftspule (3), verbunden und aus dem Luftspaltbereich herausgeführt ist.24. Electrical machine according to claim 1 to 22, characterized in that the cross-section to the direction of movement lte and 2nd body (6,7), on one of the outer edges of the opposite interfaces of the air gap (4), directly or via a body, which is preferably a yoke, are firmly connected to one another, the second body (7) continuously, opposite the first body (6), delimiting the air gap (4), and the coil holder (21) on the other outer edge of the air gap (4 ) with a winding head or an ineffective conductor area, which is connected to at least one air coil (3) and is led out of the air gap area.
25. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldeinrichtung von einem Gehäuse (2) umgeben ist oder selbst das Gehäuse oder Teile des Gehäuses ist, und daß entweder die mindestens eine Luftspule (3) mit der Welle (1) oder Achse (24) fest verbunden ist, wobei die Feldeinrichtung direkt und/oder über ein Gehäuse (2) gelagert ist, oder daß die mindestens eine Luftspule (3) direkt und/oder über eine Spulenhalterung (21) und oder über ein Gehäuse (2) auf der Welle (1) oder Achse (24) gelagert ist und die Feldeinrichtung dabei mit der Welle oder Achse fest verbunden ist.25. Electrical machine according to claim 1 to 24, characterized in that the field device is surrounded by a housing (2) or is itself the housing or parts of the housing, and that either the at least one air coil (3) with the shaft (1) or axis (24) is firmly connected, the field device being mounted directly and / or via a housing (2), or that the at least one air coil (3) directly and / or via a coil holder (21) and or via a housing ( 2) is mounted on the shaft (1) or axis (24) and the field device is firmly connected to the shaft or axis.
26. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung linear ist.26. Electrical machine according to claim 1 to 25, characterized in that the movement is linear.
27. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Feldeinrichtung und der mindestens eine Luftspule (3) rotierend relativ zu einer Achse (24) oder einer Welle (1) ist.27. Electrical machine according to claim 1 to 25, characterized in that the movement of the field device and the at least one air coil (3) is rotating relative to an axis (24) or a shaft (1).
28. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 9,1 1 bis 15,19 bis 25,27, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Achse (24) oder Welle (1) die Feldeinrichtung mindestens in Form von mindestens drei koaxial und voneinander beabstandet liegenden scheibenförmigen Köφem (6,7) jeweils als Scheibe oder Scheibenring (16) angeordnet ist. wobei jeweils ein lter scheibenförmiger Köφer (6) zu einem 2ten scheibenförmigen Köφer (7) benachbart angeordnet ist und diese, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, jeweils einen Luftspaltabschnitt (4',4"...) begrenzen, deren zum Iten Köφer gehörenden Grenzflächen in der außen liegenden Kante (10) des Iten Köφers aneinanderstoßen, und zu den 2ten scheibenförmigen Köφem luftspaltseitig magnetische Pole (27) gehören, die rechtwinklig zum Luftspalt, vorzugsweise axial, magnetisiert sind, die sich Richtung Achse, vorzugsweise radial, erstrecken und in Umfangsrichtung wechseln, und mindestens einer Luftspule (3) von der jede Spulenseite an der äußeren Kante (10), ihre geometrische Form ändert und um den Iten Köφer (6) gebogen oder gefaltet ist. wobei dieser mindestens in seinem Umfangsbereich ein sehr dünner scheibenförmiger Köφer, mit Grenzflächen, die vorwiegend aus Rückschlußmaterial bestehen, und der bevorzugt eine dünne Rückschlußscheibe gleichmäßiger Dicke ist. und sich jede Spulenseite auf beiden Seiten des Iten scheibenförmigen Köφers (6), jeweils in den Luftspaltabschnitten (4',4") etwa mittig zwischen jeweils zwei scheibenförmigen Köφem und von diesen gleichmäßig beabstandet, in Richtung Achse oder Welle erstreckt und in ihrem achsnähesten Bereich mit einer anderen Spulenseite zu einer Luftspule (3) verbunden ist, wobei lte und 2te scheibenförmige Köφer gleichförmig miteinander und relativ zur mindestens einen Luftspule (3) drehbar sind.28. Electrical machine according to claim 1 to 9.1 1 to 15.19 to 25.27, characterized in that on the axis (24) or shaft (1) the field device at least in shape of at least three coaxial and spaced-apart disk-shaped bodies (6, 7) is arranged in each case as a disk or disk ring (16). whereby an older disk-shaped body (6) is arranged adjacent to a second disk-shaped body (7) and these, in cross section to the direction of movement, each delimit an air gap section (4 ', 4 "...), the interfaces of which belong to the first body abut in the outer edge (10) of the Ith body, and belong to the second disk-shaped bodies on the air gap side magnetic poles (27), which are magnetized perpendicular to the air gap, preferably axially, which extend in the direction of the axis, preferably radially, and in the circumferential direction change, and at least one air coil (3) of which each coil side on the outer edge (10) changes its geometric shape and is bent or folded around the first body (6), this at least in its circumferential area being a very thin disk-shaped body, with interfaces, which mainly consist of yoke material, and which preferably a thin yoke disc evenly he thickness is. and each side of the coil extends on both sides of the first disk-shaped body (6), in each case in the air gap sections (4 ', 4 ") approximately centrally between two disk-shaped bodies and is equally spaced from them, in the direction of the axis or shaft, and is connected in its area closest to the axis to another coil side to form an air coil (3), the lth and second disk-shaped bodies being able to be rotated uniformly with one another and relative to the at least one air coil (3).
29. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 10,12 bis 25,27, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Achse (24) oder Welle (1) die Feldeinrichtung mindestens in Form von mindestens drei koaxial und voneinander beabstandet liegenden scheibenförmigen Köφem (6,7) jeweils als Scheibe oder Scheibenring (16) angeordnet ist, wobei jeweils ein lter scheibenförmiger Köφer (6) zu einem 2ten scheibenförmigen Köφer (7) benachbart angeordnet ist und diese, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, jeweils einen Luftspaltabschnitt (4 ',4'"...) begrenzen, der jeweils auf einer Seite des Iten scheibenförmigen Köφers (6) Richtung Welle (1) oder Achse (24) verläuft, und zu mindestens einer der einander zugewandten Seiten des Iten und 2ten scheibenförmigen Köφers magnetische Pole (27) gehören, die rechtwinklig zur Luftspaltgrenzfläche, vorzugsweise axial, magnetisiert sind, die sich Richtung Achse, vorzugsweise radial, erstrecken und in Umfangsrichtung wechseln, wobei der lte Köφer (6) vorzugsweise aus einem, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, sehr schmalen, schlitzförmigen Rückschlußköφer (19) und magnetischen Polen (27) besteht, die er mindestens an einer seiner Seiten trägt, und die Feldeinrichtung im Umfangsbereich einen weiteren Luftspaltabschnitt (4") begrenzt, dessen zum Iten Köφer gehörende Grenzfläche in jeweils einer Kante (10) mit jeweils einer ebenfalls zu ihm gehörenden Grenzfläche der benachbarten Luftspaltabschnitte (4',4'") aneinanderstößt, und mindestens einer Luftspule (3), von der jede Spulenseite im Umfangsbereich mindestens teilweise durch den Luftspalt verläuft und an den beiden äußeren Kanten (10) des Iten Köφers (6) ihre geometrische Form ändert und um den Iten Köφer gebogen oder gefaltet ist, sich von da aus auf beiden Seiten des Iten scheibenförmigen Köφers (6), jeweils in den Luftspaltabschnitten (4',4") etwa mittig zwischen jeweils zwei scheibenförmigen Köφem und von diesen gleichmäßig beabstandet, in Richtung Achse oder Welle erstreckt und dort mit einer anderen Spulenseite zu einer Luftspule (3) verbunden ist, wobei die Feldeinrichtung relativ zur mindestens einen Luftspule (3) drehbar ist und dabei lte und 2te scheibenförmige Köφer sich bevorzugt gleichförmig miteinander bewegen, und vorzugsweise eine luftspaltbegrenzende Feldeinrichtung einen Leiter (20) im Faltbereich (18) im Bereich mindestens einer Kante (10) der mindestens einen Luftspule (3) seiner Länge nach mindestens teilweise umschließt.29. Electrical machine according to claim 1 to 10.12 to 25.27, characterized in that on the axis (24) or shaft (1) the field device at least in the form of at least three coaxially and spaced disc-shaped Köφem (6.7 ) is arranged in each case as a disk or disk ring (16), an older disk-shaped body (6) being arranged adjacent to a second disk-shaped body (7), each of which has an air gap section (4 ', 4' in cross section to the direction of movement) "...), which runs on one side of the first disk-shaped body (6) in the direction of the shaft (1) or axis (24), and magnetic poles (27) on at least one of the sides of the it and second disk-shaped body facing each other belong, which are perpendicular to the air gap interface, preferably axially, magnetized, which extend in the direction of the axis, preferably radially, and change in the circumferential direction, the old body (6) in front preferably consists of a, in cross section to the direction of movement, very narrow, slit-shaped yoke body (19) and magnetic poles (27), which it carries at least on one of its sides, and the field device in the peripheral region delimits a further air gap section (4 "), the the interface belonging to the first body in one edge (10) each with an interface of the adjacent air gap sections (4 ', 4'") that also belongs to it, and at least one air coil (3), of which each coil side at least partially in the peripheral area the air gap runs and on the two outer edges (10) of the Ith body (6) changes their geometric shape and is bent or folded around the Ith body, from there on both sides of the Iten disk-shaped bodies (6), each in the air gap sections (4 ', 4 ") approximately centrally between each two disk-shaped bodies and evenly spaced from them, extending in the direction of the axis or shaft and connected to another coil side to form an air coil (3) , wherein the field device is rotatable relative to the at least one air coil (3) and the lth and second disk-shaped bodies preferably move uniformly with one another, and preferably an air gap-limiting field device comprises a conductor (20) in the folding area (18) in the area of at least one edge (10) which at least partially encloses at least one air coil (3) along its length.
30. Elektrische Maschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 25,27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Achse (24) oder Welle (1) die Feldeinrichtung mindestens in Form von mindestens zwei koaxial und voneinander beabstandet liegenden, ineinandergeschachtelten, trommelförmigen Köφem (6,7) angeordnet ist, wobei jeweils ein lter trommeiförmige Köφer (6) zu einem 2ten trommeiförmigen Köφer (7) benachbart angeordnet ist und diese, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, jeweils einen Luftspaltabschnitt (4',4"...) begrenzen, wobei zwei gerade Luftspaltabschnitte oder mindestens ein gerader und ein bogenförmiger Luftspaltabschnitt oder mindestens ein bogenförmiger Luftspaltabschnitt den Luftspalt (4) bilden, der sich mindestens in einem Bereich der Achse oder Welle nähert, wobei jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule (3) beim Verlauf durch den Luftspalt (4) Richtung Achse oder Welle, um mindestens einen Iten Köφer (6), innerhalb mindestens eines bogenförmigen Luftspaltabschnittes gebogen ist und/oder an mindestens einer Kante (10), in der jeweils zwei benachbarte Luftspaltabschnitte mit ihrer zum ersten Köφer gehörenden Grenzfläche aneinanderstoßen, ihre geometrische Form ändert und um den 1 ten Köφer (6) gebogen oder gefaltet ist, und sich etwa mittig zwischen Item und 2tem Köφer und von diesen im wesentlichen gleichmäßig beabstandet, über den vollen Luftspalt (4) erstreckt, und die magnetische Pole (27), die den Luftspalt (4) und jeden Luftspaltabschnitt (4',4"...) mindestens einseitig begrenzen, bevorzugt rechtwinklig zu ihrer Luftspaltgrenzfläche magnetisiert sind, sich im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung entlang des Luftspaltes erstrecken und in Umfangsrichtung wechseln, und die Feldeinrichtung sich relativ zur mindestens einen Luftspule dreht, wobei lte und 2te Köφer (6,7) der Feldeinrichtung vorzugsweise fest verbunden sind und sich vorzugsweise gleichförmig miteinander bewegen.30. Electrical machine according to at least one of claims 1 to 25, 27 to 29, characterized in that on the axis (24) or shaft (1) the field device is at least in the form of at least two coaxially spaced, nested, drum-shaped bodies (6,7) is arranged, wherein an older drum-shaped body (6) is arranged adjacent to a second drum-shaped body (7) and this, in cross section to the direction of movement, each has an air gap section (4 ', 4 "...) limit, wherein two straight air gap sections or at least one straight and an arcuate air gap section or at least one arcuate air gap section form the air gap (4) which approaches at least in a region of the axis or shaft, each coil side of the at least one air coil (3) during the course through the air gap (4) in the direction of the axis or shaft, around at least one Iten body (6), within at least one arc The air gap section is bent and / or on at least one edge (10) in which two adjacent air gap sections with their boundary surface belonging to the first body meet, their geometric shape changes and is bent or folded around the 1st body (6), and approximately in the middle between the item and the second body and spaced from them essentially uniformly, extending over the full air gap (4), and the magnetic poles (27) which define the air gap (4) and each air gap section (4 ', 4 "... ) limit at least one side, preferably magnetized at right angles to their air gap interface, extend along the air gap in cross section to the direction of movement and change in the circumferential direction, and the field device rotates relative to the at least one air coil, the lte and 2nd body (6, 7) of the Field devices are preferably firmly connected and preferably move uniformly with one another.
31. Elektrische Maschine nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der lte trommeiförmige Köφer (6) die Form eines hohlen- oder vollen Kreiszylinders und der 2te trommelfb'rmige Köφer (7) die Form eines hohlen Kreiszylinders hat, wobei mindestens eine der einander zugewandten Mantelseiten des Iten und 2ten Köφers (6,7). die einen Luftspaltabschnitt (4") begrenzen, magnetische Pole (27) enthält, die vorzugsweise radial magnetisiert sind und in Umfangsrichtung wechseln, und daß, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, mindestens eine der einander zugewandten Stirnseiten des Iten und 2ten Köφers. auf einer Stirnseite des Iten Köφers, die einen Luftspaltabschnitt (4') begrenzen, magnetische Pole (27) enthält, die vorzugsweise rechtwinklig zur Luftspaltgrenzfläche und vorzugsweise axial magnetisiert sind und in Umfangsrichtung wechseln, und die Kante (10) durch die aneinanderstoßenden, zum Iten Köφer gehörenden Grenzflächen des mantel- und stimseitigen Luftspaltabschnittes (4', 4"), die vorzugsweise rechtwinklig zueinander liegen, gebildet ist, um die jede Spulenseite der mindestens eine Luftspule gebogen oder gefaltet ist und die sich von da aus vorzugsweise axial im mantelseitigen Luftspaltabschnitt (4") und im stimseitigen Luftspaltabschnitt (4') Richtung Achse oder Welle, vorzugsweise radial oder radial projiziert, erstreckt.31. Electrical machine according to claim 30, characterized in that the LTE drum-Köφer (6) has the shape of a hohlen- or full circular cylinder and the 2nd trommelfb '-shaped Köφer (7) has the shape of a hollow circular cylinder has, at least one of the facing Shell sides of the Ith and 2nd body (6,7). which delimit an air gap section (4 "), contains magnetic poles (27), which are preferably radially magnetized and change in the circumferential direction, and that, in cross section to the direction of movement, at least one of the mutually facing end faces of the Ith and 2nd bodies on one end face of the it Bodies, which delimit an air gap section (4 '), contain magnetic poles (27), which are preferably perpendicular to the air gap interface and are preferably axially magnetized and change in the circumferential direction, and the edge (10) through the abutting boundary surfaces of the jacket belonging to the first body - And front-side air gap section (4 ', 4 "), which are preferably at right angles to each other, is formed, around which each coil side of the at least one air coil is bent or folded and from there preferably axially in the jacket-side air gap section (4") and in frontal air gap section (4 ') extends in the direction of the axis or shaft, preferably radially or radially.
32. Elektrische Maschine nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der lte trommeiförmige Köφer (6) die Form eines hohlen- oder vollen Kreiszylinders und der 2te trommeiförmige Köφer (7) die Form eines hohlen Kreiszylinders hat, wobei mindestens eine der einander zugewandten Mantelseiten des Iten und 2ten Köφers (6,7), die einen Luftspaltabschnitt (4") begrenzen, magnetische Pole (27) enthält, die vorzugsweise radial magnetisiert sind und in Umfangsrichtung wechseln, und daß mindestens eine der einander zugewandten Stirnseiten des Iten und 2ten Köφers, die auf einer Stirnseite des Iten Köφers einen Luftspaltabschnitt (4') und auf seiner anderen Stirnseite einen Luftspaltabschnitt (4'") begrenzen, magnetische Pole (27) enthält, die vorzugsweise rechtwinklig zur Luftspaltgrenzfläche und vorzugsweise axial magnetisiert sind und in Umfangsrichtung wechseln, wobei die Luftspaltabschnitte (4', 4"). im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, vorzugsweise rechtwinklig zum Luftspaltabschnitt (4'") liegen, und die zum Iten Köφer gehörenden Grenzflächen jeweils eines mantelseitigen und eines stimseitigen Luftspaltabschnittes jeweils in einer Kante (10) des Iten Köφers aneinanderstoßen. um die jeweils jede Spulenseite der mindestens eine Luftspule (3) gebogen oder gefaltet ist und die sich von da vorzugsweise axial im mantelseitigen Luftspaltabschnitt (4") und in den stimseitigen Luftspaltabschnitten (4',4'") sich jeweils Richtung Achse oder Welle, vorzugsweise radial oder radial projiziert, erstreckt.32. Electrical machine according to claim 30, characterized in that the lth drum-shaped body (6) has the shape of a hollow or full circular cylinder and the second drum-shaped body (7) has the shape of a hollow circular cylinder, at least one of the mutually facing jacket sides of the Ith and 2nd body (6,7), which delimit an air gap section (4 "), contains magnetic poles (27), which are preferably radially magnetized and change in the circumferential direction, and that at least one of the mutually facing end faces of the Ith and 2nd body, which delimit an air gap section (4 ') on one end face of the Ith body and an air gap section (4' ") on its other end face, contains magnetic poles (27) which are preferably perpendicular to the air gap interface and are preferably axially magnetized and change in the circumferential direction, whereby the air gap sections (4 ', 4 "). In cross section to the direction of movement, preferably at right angles to the air gap section (4 '"), and the boundary surfaces belonging to the Ith body, each of a jacket-side and a face-side air gap section, each abut in an edge (10) of the Ith body. around which each coil side of the at least one air coil (3) is bent or folded and which preferably extends axially in the jacket-side air gap section (4 ") and in the front-side air gap sections (4 ', 4'") in the direction of the axis or shaft, preferably projected radially or radially.
33. Elektrische Maschine nach Anspruch 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der lte trommeiförmige Köφer (6) die Form eines hohlen oder vollen Kreiszylinders und der 2te trommelförmige Köφer (7) die Form eines hohlen Kreiszylinders hat. wobei mindestens eine der einander zugewandten Mantelseiten des Iten und 2ten Köφers (6,7), die einen Luftspaltabschnitt (4") begrenzen, magnetische Pole (27) enthält, die vorzugsweise radial magnetisiert sind und in Umfangsrichtung wechseln, und daß die Kreiszylinder, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, mindestens einseitig schräge oder gebogene zur Achse (24) oder Welle (1) einwärts geneigte Stirnflächen haben, wobei mindestens eine der einander zugewandten Stirnseiten des Iten und 2ten Köφers, die mindestens einseitig vom Iten Köφer einen stimseitigen Luftspaltabschnitt (4') begrenzen, magnetische Pole (27) enthält, die vorzugsweise rechtwinklig zur Schrägung oder entlang des Biegeradiuses magnetisiert sind und in Umfangsrichtung wechseln, und mindestens eine Kante (10) durch die aneinanderstoßenden, zum Iten Köφer (6) gehörenden. Grenzflächen des mantelseitigen und eines stimseitigen Luftspaltabschnittes gebildet ist, bei der jede Spulenseite der mindestens eine Luftspule (3), bei ihrem Verlauf durch den Luftspalt, ihre geometrische Form ändert und um den Iten Köφer gebogen oder gefaltet ist und die sich vorzugsweise axial im mantelseitigen Luftspaltabschnitt (4") und in mindestens einem stimseitigen Luftspaltabschnitt (4,4'"), Richtung Achse oder Welle und vorzugsweise radial projiziert, erstreckt. ι33. Electrical machine according to claim 30 to 32, characterized in that the lth drum-shaped body (6) has the shape of a hollow or full circular cylinder and the second drum-shaped body (7) has the shape of a hollow circular cylinder. wherein at least one of the mutually facing shell sides of the Ith and 2nd body (6,7), which delimit an air gap section (4 "), contains magnetic poles (27), which are preferably radially magnetized and change in the circumferential direction, and that the circular cylinders, in Cut transversely to the direction of movement, at least on one side oblique or curved to the axis (24) or shaft (1) inwardly inclined end faces, at least one of the facing end faces of the Ith and 2nd body, the at least one side of the Ith body an end-side air gap section (4 ' ) limit, contains magnetic poles (27), which are preferably magnetized perpendicular to the bevel or along the bending radius and change in the circumferential direction, and at least one edge (10) through the abutting interfaces belonging to the first body (6) of the jacket-side and an end-side air gap section is formed, in which each coil side of the at least one air coil (3) changes its geometric shape as it runs through the air gap and is bent or folded around the first body and which is preferably axially in the jacket-side air gap section ( 4 ") and in at least one end-side air gap section (4,4 '"), in the direction of the axis or shaft and preferably radially projected. ι
34. Elektrische Maschine nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldeinrichtung mindestens in Form von mindestens drei zylindrischen Köφem (6,7) besteht und der achsnächste zylindrische Köφer voll- oder hohlzylindrisch und alle weiteren Köφer (6,7) hohlzylindrisch und mindestens mantelseitig gleichmäßig beabstandet ineinander geschachtelt sind, wobei im Axialschnitt die Grenzflächen jeweils eines Iten Köφers (6) und eines 2ten Köφers (7) jeweils einen Luftspaltabschnitt (4',4"...) begrenzen, der sich jeweils auf der inneren und äußeren Mantelfläche des Iten Hohlzylinders (6) axial erstreckt, und mindestens zu einer der einander zugewandten Mantelflächen des Iten und 2ten zylindrischen Köφers magnetische Pole (27) gehören, die bevorzugt radial magnetisiert sind, sich axial erstrecken und in Umfangsrichtung wechseln, und vorzugsweise auch mindestens zu einer der einander zugewandten Stirnseiten des Iten und 2ten zylindrischen Köφers (6,7), die mindestens einseitig vom Iten Köφer einen Luftspaltabschnitt (4'"...) oder einen Faltbereich (18) begrenzen, magnetische Pole (27) gehören, die vorzugsweise axial magnetisiert sind, sich Richtung Achse oder Welle erstrecken und in Umfangsrichtung wechseln, und jede Spulenseite der mindestens eine Luftspule (3) um mindestens eine Kante (10) eines hohlzylindrischen Iten Köφers. die durch jeweils zwei benachbarte, aneinanderstoßende Grenzflächen benachbarter Luftspaltabschnitte gebildet ist, gebogen oder gefaltet ist und sich von da aus beidseitig der Kante (10) in einem mantelseitigen Luftspaltabschnitt axial oder jeweils auf einer Seite in einem stimseitigen Luftspaltabschnitt Richtung Achse (24) oder Welle (1), vorzugsweise radial oder radial projiziert, und auf der anderen Seite in einem mantelseitigen Luftspaltabschnitt vorzugsweise axial erstreckt.34. Electrical machine according to claim 30, characterized in that the field device consists at least in the form of at least three cylindrical bodies (6,7) and the closest cylindrical body fully or hollow cylindrical and all other bodies (6,7) hollow cylindrical and at least the jacket side are nested evenly spaced one inside the other, in the axial section the interfaces of an Ith body (6) and a 2nd body (7) each delimit an air gap section (4 ', 4 "...), each of which is located on the inner and outer surface of the Iten hollow cylinder (6) extends axially, and at least one of the mutually facing lateral surfaces of the Ith and 2nd cylindrical body magnetic poles (27), which are preferably radially magnetized, extend axially and change in the circumferential direction, and preferably also at least one of the facing end faces of the Ith and 2nd cylindrical body (6,7), the least s delimit an air gap section (4 '"...) or a folding area (18) on one side of the Ith body, include magnetic poles (27), which are preferably axially magnetized, extend in the direction of the axis or shaft and change in the circumferential direction, and each coil side the at least one air coil (3) around at least one edge (10) of a hollow cylindrical Ith body. which is formed by two adjacent, adjoining interfaces of adjacent air gap sections, is bent or folded and from there extends axially on both sides of the edge (10) in a jacket-side air gap section or on one side in a front-side air gap section in the direction of the axis (24) or shaft ( 1), preferably radially or radially projected, and preferably extends axially on the other side in a jacket-side air gap section.
35. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldeinrichtung mindestens in Form von mindestens zwei langgestreckten Köφem (6,7) besteht, wobei jeweils ein lter langgestreckter Köφer (6) zu einem 2ten langgestreckten Köφer (7) im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung benachbart angeordnet sind und diese jeweils einen Luftspaltabschnitt (4',4"„.) begrenzen, wobei zwei gerade Luftspaltabschnitte oder mindestens ein gerader und ein bogenförmiger Luftspaltabschnitt oder mindestens ein bogenförmiger Luftspaltabschnitt den Luftspalt (4) bilden, wobei jede Spulenseite der mindestens einen Luftspule (3) beim Verlauf durch den Luftspalt (4) um mindestens einen Iten Köφer (6), innerhalb mindestens eines bogenförmigen Luftspaltabschnittes gebogen und/oder an mindestens einer Kante (10), bei der jeweils zwei benachbarte Luftspaltabschnitte mit einer ihrer Grenzflächen aneinanderstoßen, ihre geometrische Form ändert und um den Iten Köφer (6) gebogen oder gefaltet ist, und sich etwa mittig zwischen Item und 2tem Köφer und von diesen im wesentlichen gleichmäßig beabstandet, über den vollen Luftspalt (4) erstreckt, und die magnetische Pole (27), die den Luftspalt (4) und jeden Luftspaltabschnitt (4',4"...) mindestens einseitig begrenzen, vorzugsweise rechtwinklig zu ihrer Luftspaltgrenzfläche magnetisiert sind. sich im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung entlang des Luftspaltes (4) erstrecken und in Umfangsrichtung wechseln, und die Feldeinrichtung sich relativ zur mindestens einen Luftspule linear bewegt, wobei lte und 2te Köφer (6,7) der Feldeinrichtung vorzugsweise fest verbunden sind und sich gleichförmig miteinander bewegen.35. Electrical machine according to claim 1 to 26, characterized in that the field device consists at least in the form of at least two elongated bodies (6,7), each with an older elongated body (6) to a second elongated body (7) in section transversely to the direction of movement are arranged and these each delimit an air gap section (4 ', 4 "".), wherein two straight air gap sections or at least one straight and one arcuate air gap section or at least one arcuate air gap section form the air gap (4), each coil side of the at least one air coil (3) as it runs through the air gap (4) around at least one ith body (6), within at least one arcuate air gap section and / or at least one edge (10), each with two adjacent air gap sections with one of them Boundary surfaces meet, their geometric shape changes and is bent or folded around the first body (6), and extends approximately in the middle between the item and the second body and is spaced substantially uniformly apart, extends over the full air gap (4), and extends the magnetic poles (27), which delimit the air gap (4) and each air gap section (4 ', 4 "...) at least on one side, preferably magnetized at right angles to their air gap boundary surface. On average, extend along the air gap (4) and in Change circumferential direction, and the field device moves linearly relative to the at least one air coil, the lte and 2nd body (6, 7) of the field device preferably being firmly connected and moving uniformly with one another.
36. Elektrische Maschine nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckten Köφer (6,7) mindestens drei langgestreckte, plattenförmige Köφer (6,7) geringer, gleichmäßiger Dicke, die gleichmäßig zueinander beabstandet liegen, sind, wobei jeweils zwischen einem Iten plattenförmigen Köφer (6) und einem 2ten plattenförmigen Köφer (7) ein Luftspaltabschnitt (4',4"...) angeordnet ist, und die Luftspaltabschnitte, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, parallel zueinander liegen, wobei die plattenförmigen Köφer (6,7) eine große Länge gegenüber ihrer Breite haben und die Längsseiten in Bewegungsrichtung liegen und zu mindestens einer der einander zugewandten Seiten des Iten und 2ten plattenförmigen Köφers (6,7) magnetischen Pole (27) gehören, die sich quer zur Bewegungsrichtung erstrecken und senkrecht zur luftspaltbegrenzenden Fläche des plattenförmigen Köφers (6,7) magnetisiert sind. und, die zum Iten Köφer (6), der, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, eine schmale, schlitzförmige Fläche hat, gehörenden Grenzflächen, zweier benachbarter Luftspaltabschnitte (4\4"...) an einer Längsseite, in der Kante (10) aneinanderstoßen, um die jeweils jede der Spulenseiten der mindestens eine Luftspule (3) gebogen oder gefaltet ist, die sich von diesem Faltbereich (18) in die Luftspaltabschnitte erstreckt und im Bereich der anderen. gegenüberliegenden Längskante des Iten plattenförmigen Köφers (6) mit einer anderen Spulenseite zu einer Luftspule (3) verbunden ist, und sich die mindestens eine Luftspule linear relativ zur Feldanordnung bewegt.36. Electrical machine according to claim 35, characterized in that the elongated body (6,7) at least three elongated, plate-shaped body (6,7) of small, uniform thickness, which are evenly spaced from one another, each being plate-shaped between an ith Body (6) and a second plate-shaped body (7) an air gap section (4 ', 4 "...) is arranged, and the air gap sections, parallel to the direction of movement, are parallel to each other, the plate-shaped body (6,7) have a great length in relation to their width and the long sides lie in the direction of movement and belong to at least one of the mutually facing sides of the first and second plate-shaped bodies (6, 7) magnetic poles (27) which extend transversely to the direction of movement and perpendicular to the surface which delimits the air gap of the plate-shaped body (6, 7) are magnetized, and that to the first body (6), which, in cross section to the movement direction, has a narrow, slit-shaped surface, associated interfaces, two adjacent air gap sections (4 \ 4 "...) on one long side, abut in the edge (10) around which each of the coil sides of the at least one air coil (3) is bent or folded, which extends from this folding area (18) into the air gap sections and in the area of the others. opposite longitudinal edge of the Ith plate-shaped body (6) is connected to another coil side to form an air coil (3), and the at least one air coil moves linearly relative to the field arrangement.
37. Elektrische Maschine nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß lte und 2te langgestreckte Köφer (6,7) in Bewegungsrichtung an ihrem Anfang und an ihrem Ende durch einen Köφer miteinander verbunden sind. 37. Electrical machine according to claim 36, characterized in that the lte and 2nd elongated bodies (6, 7) are connected to one another in the direction of movement at their beginning and at their end by a body.
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