WO1984001062A1 - Electric machine - Google Patents
Electric machine Download PDFInfo
- Publication number
- WO1984001062A1 WO1984001062A1 PCT/DE1983/000145 DE8300145W WO8401062A1 WO 1984001062 A1 WO1984001062 A1 WO 1984001062A1 DE 8300145 W DE8300145 W DE 8300145W WO 8401062 A1 WO8401062 A1 WO 8401062A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- permanent magnet
- machine according
- conductor tracks
- machine
- carrier plate
- Prior art date
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 123
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 60
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003079 width control Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
- H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
- H02K29/08—Motors 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
Definitions
- the invention relates to an electrical machine which has at least one permanent, magnetic pole pair and at least one conductor path through which an electrical current can flow to generate an excitation field, the magnetic pole pair being formed in torrents of a permanent magnet and this permanent magnet rotating about an axis in the housing the machine is arranged, and this permanent magnet is disc-shaped and connected to the shaft of the machine, as is the electrical conductor track as a flat coil and is attached at least in one layer to a supporting body, and in which machine the geometry of the conductor track is adapted analogously to the geometry of the permanent magnet is, and this geometry of the Permenentmagneten is that its magnetic poles ent in segment arrangement According to the number of poles running radially, are placed, and the inner diameter of this permanent magnet has a smaller pole spacing than its outer diameter, just as the individual magnetic poles of magnetic fields belonging together are separated from one another by a neutral zone.
- electronic commutation circuits can be used in such electrical machines which use these semiconductors to reverse the direction of the current depending on the pole.
- the angular positions of the rotor are generally light by means of sensors, such as Hall elements barriers, high-frequency circuits or static sensors, displayed, according to their sign, these values obtained from the angular positions, are further processed in amplifier circuits, such as power circuits. Since these machines have an even number of poles, it is possible to use circuits which carry out a 180-degree reversal of the current direction and thus in accordance with a predetermined sinusoidal shape of the EMF.
- the switching point of the reversal is the zero crossing of the sinusoidal shape of this EMF, which also corresponds to the neutral zone of the permanent magnet.
- the frequency is zero, so that the EMF of this machine is also zero.
- the current flowing through the machine results from the series connection of the applied voltage, the internal resistance of the winding and the voltage drop at the switching elements, such as the transistors, etc. This current is otherwise constant, unless a voltage is induced by the EMF, which the applied voltage opposes and thereby limits this current. However, since the voltage is sinusoidal and the current is rectangular, the current flow is not constant when viewed over a phase angle of 180 degrees.
- the current at the zero crossings is therefore high compared to the maximum EMF and the EMF located in the middle of the sinusoidal shape.
- transistors are usually used, which represent a series resistor for the driving winding as a switch.
- the predetermined and thus uncontrollable power loss of the transistors and the associated limitation of the efficiency of the overall circuit make it impossible to wind the machine with variable current, in accordance with its sinusoidal shape, head for.
- Another loss of a machine equipped with such a circuit is that the magnetic force, ie the torque of the motor, is very poor in these angular positions, which has a double negative effect on the efficiency of the machine.
- the invention has for its object not only to eliminate the above, not always cheap own business, but to further develop the electrical machine in such a way that it can be operated with a very high efficiency and yet be easily manufactured, and also this machine magnetizations of peripheral components avoids, as is also made possible by such a conductor routing, which, even when the current-carrying conductor tracks are arranged on both sides on a support body, remain at an angle in the effective range of the permanent magnetic field.
- each current path which is attached to the support body and has current-carrying flow is arranged at least with the area of its effective section within the geometry of the rotating permanent magnet, that each conductor path is within this section angular and congruent to the neutral zone of the magnetic poles of the permanent magnet arranged around the shaft, in such a way that the inner width of the conductor tracks in relation to the outer width derjon ⁇ is provided at the correct angle to the neutral zone of the permanent magnet, and each conductor track covered this neutral zone for a certain period of time in parallel with its rotation around the axis.
- Carrier plate can be done very easily, which significantly favors the price of the machine.
- the cross section of the conductor tracks and / or their number can also be very easily aligned with the existing volume of the angular space on the carrier plate, so. that the conductor tracks can be optimized very well to the requirements of the performance of the machine.
- the conductor tracks and thus also their carrier plates can be manufactured with a very good flatness, as a result of which the magnetic air gaps, ie the gap between the permanent magnetic field and the conductor track, can be reduced.
- sensors for detecting the magnetic angles can be attached to the respective carrier plate without these sensors having to have a great height, which could then inevitably protrude into the air gap.
- the sensors can be mounted on the carrier plate so that their cantilever height corresponds to the cantilevered height of the conductor tracks.
- Fig. 1 shows a cross section through an electrical
- FIG. 2 shows a plan view of a permanent magnetic plate with a plurality of magnetic poles aligned therein
- FIG. 3 shows a plan view of a carrier plate with a magnetic plate projected beneath it and some conductor tracks applied to the carrier plate, as well as sensors arranged on this plate,
- FIG. 4 shows a diagram of a sinusoidal voltage curve, in which, in addition to a first output voltage, offset an angle of rotation of 90 degrees, second voltage is faded in, the waveforms of the sine curves being straightforward due to the simpler drawing,
- FIG. 5 shows a diagram of a rectangular current curve analogous to the dashed curve of the voltage curve in FIG. 4, through the conductor tracks as a function of the control angle of the sensors according to FIG. 3,
- FIG. 6 shows a diagram of a likewise rectangular current profile analogous to the solid curve of the voltage profile in FIG. 4, through the conductor tracks depending on the control angle of the sensors according to FIG. 3, but by
- FIG. 7 is a diagram of a torque generated by the current profiles ge FIGS. 5 and 6 over the respective revolution of the machine
- Fig. 9 is a plan view of a carrier plate with in
- FIG. 10 is a plan view of a carrier plate with conductor tracks arranged in a wedge shape thereon and ferromagnetic material indicated by dash-dotted lines, and Fig. 11 shows a cross section through an electrical
- Machine each with a permanent magnet and two conductor tracks arranged symmetrically to this, each of which is comprised of a ferromagnetic material, and this
- Material forms the magnetic yoke, the section running through the conductor tracks in the plane XI-XI in FIG. 10.
- the electrical machine 1 is essentially composed of a permanent magnetic field, ie a permanent magnet 2, and a magnetic field 3 generated by current flow, of which the permanent magnetic field, ie the permanent magnet 2, consists of at least one magnetic body 4 and the electromagnetic field 3 consists of at least one interconnect system 5.
- the permanent magnet 2 may consist of a magnetic plate with a plurality of magnetic poles (NS) arranged and aligned therein, as shown in FIG. 2, or of a series of individual magnets which are to be arranged concentrically about an axis X of the machine 1.
- Such designs of permanent magnetic fields, ie of permanent magnets 2, are shown or indicated in their basic structure, which, regardless of their design, are preferably designed as the rotating part, ie the rotor, of the machine.
- the conductor track system 5, through which a current flows through against the permanent magnet 2 is essentially formed by a carrier plate 6 and at least one conductor track 7 mounted thereon, the conductor track, depending on the application of the machine 1, precisely in its geometry and material thickness represents defined coating on the carrier plate 6.
- the geometry of the conductor track 7 can be in one piece, for example meandering acc. Fig. 9 or in several pieces, for example wedge-shaped. 10, and the carrier plate 6, in particular for reasons of a more compact construction of the machine 1, can be equipped on both sides with at least one such conductor track 7.
- the carrier plate 6 with the at least one Lei terbahn 7 mounted thereon via stud bolts 8 is placed on a base plate 9 of the machine housing and thus arranged stationary in this housing.
- the carrier plate 6 which is preferably circular, is on both sides, ie provided on its top and bottom with a Lei terbahn 7, these conductor tracks, in particular angular or offset by a predetermined electrical angle to each other and only separated from the carrier plate 6, are attached to this.
- Conductor tracks 7 are made such that all the conductor tracks 7 are each offset by an equal angle ⁇ , extend from the outer edge 12 of the carrier plate 6 to the center 13 thereof, and their imaginary, extended axes at a common point in this center 13 meet.
- This common point, ie the center 13 is the center point, for example in the case of a circular carrier plate 6 the center of the circle through which the shaft 14 of the machine 1 is also guided.
- the individual conductor tracks 7 form segment-shaped sections, similar to pieces of cake which have the same to approximately the same material application, for example copper, over the effective length.
- the material order which is firmly applied and can hardly be separated again from the carrier plate 6 without destroying the conductor track 7, is dimensioned according to the desired output of the machine 1, according to width and thickness, and can be connected to the carrier plate 6 by gluing or otherwise.
- the conductor tracks 7 themselves can be cut, ie milled or punched, during the mechanical production thereof, or they can be etched out of a solid material during the galvanic production thereof. Through these types of manufacture, free gaps 15 are formed between the individual conductor tracks 7, so that the conductor tracks 7 with the desired geometry, for example the meander or the wedge (FIGS. 9, 10), are formed from an original, plate-shaped coating of the carrier plate 6.
- the permanent, magnetic fields on the permanent magnet 2 are also preferably sector-shaped, wherein when the permanent-magnetic field is designed as a single magnetic disk, it has several magnetic zones or poles (NS). These magnetic zones or poles (NS) are aligned so that their respective neutral zone 16, intended as a line, runs at the same angle of rotation as the conductor tracks 7.
- the permanent magnet 2 In the illustration of the permanent magnet 2 this is designed according to FIG. 2 as a disk, and there are eight magnetic fields or poles (NS) provided on the sem, each of which has a different polarity to the north (N) and south (S) .
- the neutral zones 16 lie between these different polarities and exert no influence on the individual conductor tracks 7.
- their pole lengths 17, 18 are different, this difference resulting solely from the difference between the outer diameter 19 and the inner diameter 20 of the permanent magnet. 2, ie its disc.
- the respective current-carrying conductor track 7 is also adapted to the difference in pole lengths 17, 18 and thus also the pole width with respect to its effective section 11 or its width.
- This measure according to the invention is particularly important, since the reversal of the respective current direction in the conductor tracks 7 is only optimal due to the commutation that has taken place if it takes place in the neutral zone 16. For this reason, all the strands 21, 22 connecting the individual conductor tracks 7 to one another, in particular approximately "parallel" to the inner and outer sheath 23, 24 of the carrier plate 6 and also outside the inner and outer diameter 20, 19 of the permanent magnet 2 and thus whose magnet width is provided, which has the consequence that a reduction in the torque M of the Machine 1 does not occur.
- the conductor tracks 7, which are combined into bundles per field have different widths 25, 26.
- the total width of a permanent-magnetic pole, ie the pole length 17, is the maximum possible width of a sector-shaped magnetic field on the permanent magnet 2, to which the width 25, 26 of a bundle of conductor tracks 7 on the carrier plate 6 is approximately half the width of this permanent -magnetic field corresponds.
- the pole length 17, 18 thus relates to the width of the bundle of conductor tracks 7 according to the exemplary embodiment of the machine 1 shown here, such as 2: 1.
- the width 25 of such a bundle on a pitch circle 27 on the large diameter of the carrier plate 6 is accordingly the width of the Conductor tracks 7, which are effectively flowed through by the current.
- This width at the pitch circle 27 is in turn identical to the diameter 19 of the outer circumference or jacket of the permanent magnetic field on the permanent magnet 2, as is the width 26 of such a bundle at the smaller opening diameter 20 of the carrier plate 6 at the pitch circle 28 of the width of the still effective Current flowing through conductor tracks 7 on this inner circumference, ie the inner jacket, corresponds.
- the pitch circle 27 on the larger diameter of the carrier plate 6 coincides with the larger diameter 19 of the permanent magnet 2 on its outer jacket, and the pitch circle 28 on the smaller diameter of the carrier plate 6 coincides with the smaller diameter of the permanent magnet 2 on its inner jacket.
- FIG. 4 shows the voltage curve U 1 as it occurs by cutting field lines in a machine 1 with the configuration according to FIGS. 1 to 3.
- a voltage was obtained which, plotted over an angle of rotation, ie a rotation of 360 electrical degrees, is composed of a 45 degree voltage increase 30, a 90 degree constant voltage profile 31 and a further 45 degree voltage decrease 32, whereby Seen over the entire angle of rotation, these conditions are reversed and they therefore have a positive and negative phase due to the polarity reversal.
- This course of the voltage, ie the EMF means that in an electrical angle of 2 x 90 degrees it is advantageous to let a current flow only during this time, which then delivers optimal torques M to the shaft 14 of the machine 1.
- the invention provides for a second conductor track 7 opposite the permanent magnet to feed the field on the permanent magnet 2 with current and this conductor track electrically shifted by 90 degrees to the. Arrange carrier plate 6.
- the voltage curve U 2 of this second conductor 7 is shown in dashed lines.
- the current profiles I 1 and I 2 are analogous to these voltage profiles U 1 and U 2 according to FIG. 4, which is shown in FIGS. 5 and 6.
- the current curves I 1 , I 2 belonging to the voltage curves U 1 , U 2 are plotted as solid (FIG. 6) or dashed (FIG. 5) lines as maximum values of the on-times of these currents.
- the conductor tracks 7 can be produced in a simple manner, so that, for example, in the manner of the “printed circuits”, conductive material, for example copper, being applied to a carrier, ie the carrier plate 6, advantageously on both sides. This material is then worked out in the configuration of the desired conductor track 7 by means of a mechanical or galvanic working process, for example by milling, punching or etching.
- the conductor tracks 7 can be connected in parallel or in series on both sides in accordance with the electrical requirements, in particular galvanic through-contacting as connection 10 having advantages in processing.
- the conductor tracks 7 can have the configuration of a meander (FIG. 9) or else the shape of a wedge coil, for example in the form of a single coil (FIG. 10).
- sensors 34 required for the switching process in the air gap 35 between the stator, ie support plate 6, and the rotor, ie permanent magnets 2. to involve.
- sensors 34 such as Hall switch generators, are also fixed as Hall switches or sensors on the carrier plate 6 and attached to the corresponding electrical angular positions.
- This arrangement and design means that the switching frequency of the Hall generator or sensor 34 can be used immediately as a setpoint speed generator and thus additional tachometer generators become superfluous.
- the sensors 34, ie Hall generators or Hall switches also make clear statements about the polarity of the permanent magnetic field, ie. of the permanent magnet 2, and identify these statements as "L" or "H" signals.
- the switching insert can also be clearly defined.
- a second Hall switch 34 ' for determining a specific target speed, but its electrical phase is shifted by 90 degrees with respect to the commutating, first Hall switch 34'.
- the effect of this second Hall switch 34 ' influences a downstream pulse width control, which causes the electronics to change the switch-on angle when the desired target speed of the motor 1 is reached and thus to change the width of the switching pulses themselves. This ensures that when the motor is not loaded, ie machine 1, the pulse width becomes very narrow and centers in the direction of the center.
- Type of control also takes fluctuations in the supply voltage and load changes of the machine 1.
- the second Hall generator or Hall switch 34 ' can be used to control the second circuit become.
- the Hall generators or sensors 34, 34 'for the control are then used crosswise, i.e. the first Hall switch 34 controls the first coil and controls the second coil and the second Hall switch 34 'controls the second coil and controls the first coil.
- This provides a simple control circuit that detects all the parameters that occur, such as load, voltage, temperature and resistance changes in the circuit, in their control characteristics.
- the rotating permanent magnet 2 is arranged in the center between two carrier plates 6 for conductor tracks 7, these conductor tracks 7 being additionally comprised of a ferromagnetic material 36.
- the ferromagnetic material 36 as is also shown by a section through the carrier plate 6 in the plane XI-XI in FIG. 10, is preferably provided in the free spaces 37 between the conductor tracks 7 and also outside the same. In this way, the field concentration of the magnetic field, for example the permanent magnet 2, is increased, so that in this. If the conductor track parts 38, 39 lying outside the magnetic fields are also detected and used to drive the rotor.
- the magnetic field, ie the permanent magnet 2 of each machine 1 is on one, preferably pot-shaped plate 42 attached, which consists of a magnetizable material, such as steel.
- This plate 42 is clamped on the shaft 14 of the machine 1 and rotates about the axis of rotation X with this shaft.
- a further disk 43 is arranged on the same shaft 14, which, like the plate 42, also rotates with the shaft 14.
- the shaft 14 itself, which is rotatably mounted in the housing of the machine 1, is. taken in bearings 43, and these bearings are provided on the end plates 40, 41 of the machine 1.
- end shields 40, 41 of the machine 1 are connected either directly via screwing means 45, as shown in FIG. 1, or indirectly via spacers 46, as shown in FIG. 11. Such connections of end shields 40, 41 are, however, generally known, so that they will not be discussed further here.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
The electric machine (1) comprises for the obtention of an excitation field at least one pair of permanent magnetic poles and at least one conductor track (7) which may be circulated by an electric current. The pair of magnetic poles is formed by a disc-shaped permanent magnet (2), while the electrically conducting track (7) has the shape of a flat coil arranged as at least one layer on a support (6). Each conductor track (7) on the support (6) is arranged with at least the region of its active section (11) inside the geometry of the rotating permanent magnet (2) and extends, inside said section (11), with an angular and registering relationship with respect to the neutral region (16) of the magnetic poles of the permanent magnet (2) arranged about the shaft (14) so that the inner width (16) of the conduction tracks (7) forms, vis-à-vis to the outer width (25), the same angle as with respect to the neutral region (16) of the permanent magnet (2) and so that during its rotation about the axis x, each track (7) sweeps in parallel the neutral region (16) during a given time.
Description
Elektrische Maschine Electrical machine
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine, welche zur Erzeugung eines Erregerfeldes mindestens ein permanent, magnetisches Polpaar und mindestens eine von einem elektrischen Strom durchfließbare Leiterbahn aufweist, wobei das magnetische Polpaar in Torrn eines Permanentmagneten ausgebildet und dieser Permanentmagnet um eine Achse rotierend, im Gehäuse der Maschine angeordnet ist, sowie dieser Permanentmagnet scheibenförmig ausgeführt und mit der Welle der Maschine verbunden ist, wie auch die elektrische Leiterbahn als Flachspule ausgeführt und mindestens einlagig auf einem Tragkörper angebracht ist, und bei welcher Maschine die Geometrie der Leiterbahn analog der Geometrie des Permanentmagneten angepaßt ist, sowie diese Geometrie des Permenentmagneten darin besteht, daß dessen Magnetpole in Segmentanordnung ent
sprechend der Polzahl radial verlaufend, plaziert sind, und der Innendurchmesser dieses Permanentmagneten einen kleineren Polabstand als dessen Außendurchmesser aufweist, wie auch die einzelnen Magnetpole zusammengehörender Magnetfelder durch eine neutrale Zone voneinander getrennt sind.The invention relates to an electrical machine which has at least one permanent, magnetic pole pair and at least one conductor path through which an electrical current can flow to generate an excitation field, the magnetic pole pair being formed in torrents of a permanent magnet and this permanent magnet rotating about an axis in the housing the machine is arranged, and this permanent magnet is disc-shaped and connected to the shaft of the machine, as is the electrical conductor track as a flat coil and is attached at least in one layer to a supporting body, and in which machine the geometry of the conductor track is adapted analogously to the geometry of the permanent magnet is, and this geometry of the Permenentmagneten is that its magnetic poles ent in segment arrangement According to the number of poles running radially, are placed, and the inner diameter of this permanent magnet has a smaller pole spacing than its outer diameter, just as the individual magnetic poles of magnetic fields belonging together are separated from one another by a neutral zone.
Es ist allgemein bekannt, daß insbesondere Gleichstrommotoren mit Permanentmagneten ausgestattet sind und diese das magnetische Erregerfeld mit Nebenschlußcharakteristik erzeugen. Dabei kann entweder ein permanentes Magnetfeld oder eine erregte Spüle als Rotor verwendet werden. Die Kommutierung erfolgt bei solchen elektrischen Maschinen mittels Kohlebürsten oder mittels elektronischer Schaltungen, wobei diese elektronischen Schaltungen über Sensoren phasengerecht angesteuert werden. Eine durch die Drehbewegung des rotierenden Maschinenteils erzeugte EMK (EMK = elektromotorische Kraft) weist durch einen gleichförmigen Verlauf von Magπetfeldlinien und den Verlauf des rotierenden Maschinenteils, d.h. des Rotors selbst, im Magnetfeld einen sinusförmigen Verlauf auf. Auch hat diese EMK einen entsprechenden Nulldurchgang und kehrt nach Durchlauf desselben ihre Stromrichtung um. Die Umkehrung der Stromrichtung kann dabei mittels bekannter Kommutierungsmittel erfolgen.It is generally known that, in particular, DC motors are equipped with permanent magnets and that they generate the magnetic excitation field with a shunt characteristic. Either a permanent magnetic field or an excited sink can be used as a rotor. In such electrical machines, the commutation takes place by means of carbon brushes or by means of electronic circuits, these electronic circuits being controlled in phase by sensors. An EMF (EMF = electromotive force) generated by the rotary movement of the rotating machine part has a uniform course of magnetic field lines and the course of the rotating machine part, i.e. of the rotor itself, has a sinusoidal shape in the magnetic field. This EMF also has a corresponding zero crossing and reverses its current direction after passing through it. The reversal of the current direction can take place by means of known commutation means.
Mit fortschreitender Entwicklung elektronischer Bauelemente, insbesondere solcher wie Halbleiter, können elektronische Kommutierungsschaltungen bei solchen elektrischen Maschinen verwendet werden, die mittels dieser Halbleiter die polabhängige Umkehr der Stromrichtung durchführen. Die Winkelstellungen des Rotors werden bei solchen Maschinen im allgemeinen mittels Sensoren, wie beispielsweise Hallelementen, Licht
schranken, Hochfrequenzschaltungen oder statischen Sensoren, angezeigt, wobei entsprechend deren Vorzeichen diese gewonnenen Werte aus den Winkelstellungen, in Verstärkerschaltungen, wie etwa Leistungsschaltungen, weiter verarbeitet werden. Dabei können, da es sich bei diesen Maschinen, um eine gerade Polanzahl handelt, solche Schaltungen verwendet werden, die eine 180-Grad- Umkehrung der Stromrichtung und somit entsprechend einer vorgegebenen Sinusform der EMK durchführen. Der Umschaltungspunkt der Umkehrung ist der Nulldurchgang der Sinusform dieser EMK, was gleichzeitig der neutralen Zone des permanenten Magneten entspricht. In der Startphase einer solchen elektrischen Maschine ist die Frequenz Null, so daß auch die EMK dieser Maschine Null ist. Der durch die Maschine fließende Strom ergibt sich aus der Reihenschaltung der angelegten Spannung, dem Innenwiderstand der Wicklung und dem Spannungsabfall an den Schaltelementen, wie etwa den Transistoren u.a. Dieser Strom ist im übrigen konstant, wenn nicht durch die EMK eine Spannung induziert wird, die der angelegten Spannung entgegensteht und dadurch diesen Strom begrenzt. Da aber die Spannung sinusförmig ist und der Strom eine Rechteckform aufweist, ist der Stromfluß, gesehen über einen Phasenwinkel von 180 Grad, nicht konstant. An den Nulldurchgängen ist somit der Strom hoch gegenüber der maximalen EMK und der in der Mitte der Sinusform sich befindenden EMK. Für die Ansteuerung einer solchen Maschine werden üblicherweise Transistoren verwendet, die als Schalter einen Vorwiderstand für die treibende Wicklung darstellen. Bei einer solchen Maschine ist durch die vorgegebene und damit unbeeinflußbare Verlustleistung der Transistoren und der damit verbundenen Begrenzung des Wirkungsgrades der Gesamtschaltung nicht möglich, die Wicklung der Maschine mit veränderlichem Strom, entsprechend seiner Sinusform,
anzusteuern. Ein weiterer Verlust einer mit einer solchen Schaltung ausgerüsteten Maschine liegt darin, daß die magnetische Kraft, also das Drehmoment des Motors, in diesen Winkelstellungen sehr schlecht ist, was sich für den Wirkungsgrad der Maschine doppelt negativ auswirkt. In Fällen, in denen eine solche Maschine mit einem Wicklungsträger, der einen Eisenanker aufweist, verwendet wird, können neben diesen Erscheinungen noch die Hältekräfte des Magneten gegenüber dem Eisenanker auftreten, die vom Rotor noch zusätzlich überwunden werden müssen (vgl. DE-OS 29 53 828).With the advancing development of electronic components, in particular those such as semiconductors, electronic commutation circuits can be used in such electrical machines which use these semiconductors to reverse the direction of the current depending on the pole. In such machines, the angular positions of the rotor are generally light by means of sensors, such as Hall elements barriers, high-frequency circuits or static sensors, displayed, according to their sign, these values obtained from the angular positions, are further processed in amplifier circuits, such as power circuits. Since these machines have an even number of poles, it is possible to use circuits which carry out a 180-degree reversal of the current direction and thus in accordance with a predetermined sinusoidal shape of the EMF. The switching point of the reversal is the zero crossing of the sinusoidal shape of this EMF, which also corresponds to the neutral zone of the permanent magnet. In the starting phase of such an electrical machine, the frequency is zero, so that the EMF of this machine is also zero. The current flowing through the machine results from the series connection of the applied voltage, the internal resistance of the winding and the voltage drop at the switching elements, such as the transistors, etc. This current is otherwise constant, unless a voltage is induced by the EMF, which the applied voltage opposes and thereby limits this current. However, since the voltage is sinusoidal and the current is rectangular, the current flow is not constant when viewed over a phase angle of 180 degrees. The current at the zero crossings is therefore high compared to the maximum EMF and the EMF located in the middle of the sinusoidal shape. For the control of such a machine, transistors are usually used, which represent a series resistor for the driving winding as a switch. In such a machine, the predetermined and thus uncontrollable power loss of the transistors and the associated limitation of the efficiency of the overall circuit make it impossible to wind the machine with variable current, in accordance with its sinusoidal shape, head for. Another loss of a machine equipped with such a circuit is that the magnetic force, ie the torque of the motor, is very poor in these angular positions, which has a double negative effect on the efficiency of the machine. In cases where such a machine with a winding carrier that has an iron armature is used, in addition to these phenomena, the holding forces of the magnet with respect to the iron armature can also occur, which must also be overcome by the rotor (cf. DE-OS 29 53 828).
Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, nicht nur die vorstehenden, nicht immer günstigen Eigen schäften zu beseitigen, sondern die elektrische Maschine dahingehend weiterzubilden, daß diese mit einem sehr hohen Wirkungsgrad betrieben und dennoch einfach hergestellt werden kann, und zudem diese Maschine Aufmagnetisierungen periphärer Bauteile vermeidet, wie auch eine solche Leiterführung ermöglicht, die selbst bei beidseitiger Anordnung der stromdurchflossenen Leiterbahnen auf einem Tragkörper diese winkelgerecht im Wirkungsbereich des permanenten Magnetfeldes verbleiben.Accordingly, the invention has for its object not only to eliminate the above, not always cheap own business, but to further develop the electrical machine in such a way that it can be operated with a very high efficiency and yet be easily manufactured, and also this machine magnetizations of peripheral components avoids, as is also made possible by such a conductor routing, which, even when the current-carrying conductor tracks are arranged on both sides on a support body, remain at an angle in the effective range of the permanent magnetic field.
Diese Aufgabe wird, gemäß der Erfindung bei einer elektrischen Maschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß jede, auf dem Tragkörper angebrachte, stromdurchfließbare Leiterbahn mindestens mit dem Bereich ihres wirksamen Abschnittes innerhalb der Geometrie des rotierenden Permanentmagneten angeordnet ist, daß jede Leiterbahn innerhalb dieses Abschnittes winkelgerecht und deckungsgleich zur neutralen Zone der um die Welle angeordneten Magnetpole des Permanentmagneten verläuft, und zwar in der Art, daß die innere Breite der Leiterbahnen im Verhältnis zur äußeren Breite
derselbeπ winkelgerecht zur neutralen Zone des Permanentmagneten vorgesehen ist, und jede Leiterbahn bei ihrer Umdrehung um die Achse diese neutrale Zone für eine gewisse Zeitspanne deckungsparallel bestreicht.This object is achieved, according to the invention, in an electrical machine of the type mentioned at the outset in that each current path which is attached to the support body and has current-carrying flow is arranged at least with the area of its effective section within the geometry of the rotating permanent magnet, that each conductor path is within this section angular and congruent to the neutral zone of the magnetic poles of the permanent magnet arranged around the shaft, in such a way that the inner width of the conductor tracks in relation to the outer width derselbeπ is provided at the correct angle to the neutral zone of the permanent magnet, and each conductor track covered this neutral zone for a certain period of time in parallel with its rotation around the axis.
Durch diese Maßnahme wird nicht nur die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe vorteilhaft gelöst, sondern es werden zudem weitere Vorteile erzielt. Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Maschine lassen sich Leiterbahnen mit großem Querschnitt auf die Träger platte anbringen, wodurch die ohmschen Verluste der stromdurchflossenen Leiterbahnen verringert werden. Ein weiterer Vorteil kann darin gesehen werden, daß die Herstellung der stromdurchflossenen Leiterbahnen, nicht zuletzt auch wegen deren Ausrichtung auf derThis measure not only advantageously achieves the object on which the invention is based, but further advantages are also achieved. By designing the machine according to the invention, conductor tracks with a large cross section can be attached to the carrier plate, thereby reducing the ohmic losses of the conductor tracks through which current flows. Another advantage can be seen in the fact that the production of the current-carrying conductor tracks, not least because of their orientation on the
Trägerplatte, sehr einfach erfolgen kann, wodurch die Preiswürdigkeit der Maschine wesentlich begünstigt wird. Auch kann der Querschnitt der Leiterbahnen und/ oder deren Anzahl sehr einfach an dem vorhandenen Volumen des Winkelraumes auf der Trägerplatte ausgerichtet werden, so. daß die Leiterbahnen sehr gut an die Erfordernisse der Leistung der Maschine optimiert werden können.Carrier plate, can be done very easily, which significantly favors the price of the machine. The cross section of the conductor tracks and / or their number can also be very easily aligned with the existing volume of the angular space on the carrier plate, so. that the conductor tracks can be optimized very well to the requirements of the performance of the machine.
Ein weiterer, und sicherlich sehr wesentlicher Vorteil kann darin gesehen werden, daß die Leiterbahnen und damit auch deren Trägerplatten mit einer sehr guten Planität gefertigt werden können, wodurch sich auch die magnetischen Luftspalte, d.h. der Spalt zwischen permanentem Magnetfeld und Leiterbahn, verkleinern lassen. Durch die Schaffung ausreichend großer Freiräume zwischen den Bündeln von Leiterbahnen auf der Trägerplatte lassen sich Sensoren für die Erfassung der magnetischen Winkel auf die jeweilige Trägerplatte anbringen, ohne daß diese Sensoren eine große Höhe aufweisen müssen,
die dann zwangsläufig in den Luftspalt hineinragen könnte. Die Sensoren können auf der Trägerplatte so angebracht werden, daß deren auskragende Höhe mit der auskragenden Höhe der Leiterbahnen übereinstimmt.Another, and certainly very significant advantage can be seen in the fact that the conductor tracks and thus also their carrier plates can be manufactured with a very good flatness, as a result of which the magnetic air gaps, ie the gap between the permanent magnetic field and the conductor track, can be reduced. By creating sufficiently large free spaces between the bundles of conductor tracks on the carrier plate, sensors for detecting the magnetic angles can be attached to the respective carrier plate without these sensors having to have a great height, which could then inevitably protrude into the air gap. The sensors can be mounted on the carrier plate so that their cantilever height corresponds to the cantilevered height of the conductor tracks.
Ein weiterer Vorteil kann darin gesehen werden, daß durch die Verwendung großer Materialquerschnitte an den Leiterbahnen die Abführung der entstehenden Wärme erleichtert wird, was insbesondere an den außen liegenden Leiterbahnteilen erfolgen kann. Hinzu kommt, daß die Leiterbahnen in Mehrschichtbauweise auf eine gleiche Welle einwirken können, wodurch sich eine kompakte Ausführung der Maschine mit einfachen Mitteln ergibt.Another advantage can be seen in the fact that the use of large material cross-sections on the conductor tracks facilitates the dissipation of the heat which occurs, which can take place in particular on the outer conductor track parts. In addition, the conductor tracks can act in a multilayer construction on the same shaft, which results in a compact design of the machine with simple means.
In den Zeichnungen sind einige der möglichen Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt:Some of the possible exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawings. It shows:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine elektrischeFig. 1 shows a cross section through an electrical
Maschine mit rotierendem, permanentem Magnet feld und feststehender Leiterbahn bzw.Machine with rotating, permanent magnetic field and fixed conductor track or
Trägerplatte,Carrier plate,
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine permanente Magnetplatte mit mehreren in dieser ausgerichteten, magnetischen Polen,2 shows a plan view of a permanent magnetic plate with a plurality of magnetic poles aligned therein,
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Trägerplatte mit darunter projizierter Magnetplatte und einige auf der Trägerplatte aufgebrachten Leiterbahnen, wie auch auf dieser Platte angeordneten Sensoren,3 shows a plan view of a carrier plate with a magnetic plate projected beneath it and some conductor tracks applied to the carrier plate, as well as sensors arranged on this plate,
Fig. 4 ein Diagramm eines sinusförmigen Spannungsverlaufs, bei dem neben einer ersten, abgegebenen Spannung eine um 90 Grad Drehwinkel versetzte,
zweite Spannung eingeblendet ist, wobei die Kurvenformen der Sinusverläufe der einfacheren Zeichnung wegen geradlinig ausgeführt sind,4 shows a diagram of a sinusoidal voltage curve, in which, in addition to a first output voltage, offset an angle of rotation of 90 degrees, second voltage is faded in, the waveforms of the sine curves being straightforward due to the simpler drawing,
Fig. 5 ein Diagramm eines rechteckförmigen Stromverlaufes analog der gestrichelten Kurve des Spannungsverlaufes in Fig. 4, durch die Leiterbahnen in Abhängigkeit vom Steuerungswinkel der Sensoren gemäß Fig. 3,5 shows a diagram of a rectangular current curve analogous to the dashed curve of the voltage curve in FIG. 4, through the conductor tracks as a function of the control angle of the sensors according to FIG. 3,
Fig. 6 ein Diagramm eines ebenfalls rechteckförmigen Stromverlaufes analog der ausgezogenen Kurve des Spannungsverlaufes in Fig. 4, durch die Leiterbahnen in Abhängigkeit vom Steuerungs- Winkel der Sensoren gemäß Fig. 3, jedoch um6 shows a diagram of a likewise rectangular current profile analogous to the solid curve of the voltage profile in FIG. 4, through the conductor tracks depending on the control angle of the sensors according to FIG. 3, but by
90 Grad phasenverschoben gegenüber dem Stromverlauf nach Fig. 5,90 degrees out of phase with respect to the current profile according to FIG. 5,
Fig. 7 ein Diagramm eines durch die Stromverläufe ge maß Fig. 5 und 6 erzeugten Momentes über die jeweilige Umdrehung der Maschine,7 is a diagram of a torque generated by the current profiles ge FIGS. 5 and 6 over the respective revolution of the machine,
Fig. 8 ein Diagramm des EMK-Verlaufes mit einer durch die geschaltete Betriebsspannung erzeugten Spannungsüberhöhung als wirksame Aufnahme leistung der Maschine,8 is a diagram of the EMF curve with an excess voltage generated by the switched operating voltage as an effective power consumption of the machine,
Fig. 9 eine Draufsicht auf eine Trägerplatte mit inFig. 9 is a plan view of a carrier plate with in
Meanderform auf dieser angeordneten Leiterbahnen,Meander shape on this arranged conductor tracks,
Fig. 10 eine Draufsicht auf eine Trägerplatte mit keilförmig auf dieser angeordneten Leiterbahnen und strichpunktiert angedeutetem ferromagnetischen Material, und
Fig. 11 einen Querschnitt durch eine elektrische10 is a plan view of a carrier plate with conductor tracks arranged in a wedge shape thereon and ferromagnetic material indicated by dash-dotted lines, and Fig. 11 shows a cross section through an electrical
Maschine mit jeweils einem Permanentmagneten und zwei zu diesem symmetrisch angeordneten Leiterbahnen, von denen jede von einem ferro magnetischen Material gefaßt ist, und diesesMachine each with a permanent magnet and two conductor tracks arranged symmetrically to this, each of which is comprised of a ferromagnetic material, and this
Material den magnetischen Rückschluß bildet, wobei der Schnitt durch die Leiterbahnen in der Ebene XI-XI in Fig. 10 verläuft.Material forms the magnetic yoke, the section running through the conductor tracks in the plane XI-XI in FIG. 10.
Die elektrische Maschine 1 gemäß der Erfindung wird im wesentlichen von einem permanenten, magnetischen Feld, d.h. einem Permanentmagneten 2, und einem durch Stromfluß erzeugten, magnetischen Feld 3, von denen das permanent-magnetische Feld, d.h. der Permanentmagnet 2, aus mindestens einem Magnetkörper 4 und das elektromagnetische Feld 3 aus mindestens einem Leiterbahnsystem 5 besteht, gebildet. Der Permanentmagnet 2 kann dabei als eine Magnetplatte mit mehreren in dieser angeordneten und ausgerichteten Magnetpolen (N-S), wie in Fig. 2 dargestellt, oder aus einer Reihe einzelner Magnete, die konzentrisch um eine Achse X der Maschine1 anzuordnen sind, bestehen. Solche Ausführungen permanent-magnetischer Felder, d.h. von Permanentmagneten 2, sind in deren grundsätzlichem Aufbau dargestellt bzw. angedeutet, wobei diese unabhängig von deren Ausführung vorzugsweise als das drehende Teil,d.h. der Rotor, der Maschine ausgeführt sind. Das Leiterbahnsystem 5, welches entgegen dem Permanentmagneten 2 von einem Strom durchflössen wird, wird im wesentlichen von einer Trägerplatte 6 und mindestens einer auf dieser angebrachten Leiterbahn 7 gebildet, wobei die Leiterbahn, je nach Anwendung der Maschine 1, eine in deren Geometrie und Materialstärke genau definierte Beschichtung auf der Trägerplatte 6 darstellt. Die Geometrie der Leiterbahn 7 kann dabei einstückig, z.B. meanderförmig
gem. Fig. 9 oder mehrstückig, z.B. keilförmig gem. Fig. 10, ausgeführt sein, und es kann die Trägerplatte 6, insbesondere aus Gründen einer kompakteren Bauweise der Maschine 1, beidseitig mit mindestens einer solchen Leiterbahn 7 ausgestattet sein.The electrical machine 1 according to the invention is essentially composed of a permanent magnetic field, ie a permanent magnet 2, and a magnetic field 3 generated by current flow, of which the permanent magnetic field, ie the permanent magnet 2, consists of at least one magnetic body 4 and the electromagnetic field 3 consists of at least one interconnect system 5. The permanent magnet 2 may consist of a magnetic plate with a plurality of magnetic poles (NS) arranged and aligned therein, as shown in FIG. 2, or of a series of individual magnets which are to be arranged concentrically about an axis X of the machine 1. Such designs of permanent magnetic fields, ie of permanent magnets 2, are shown or indicated in their basic structure, which, regardless of their design, are preferably designed as the rotating part, ie the rotor, of the machine. The conductor track system 5, through which a current flows through against the permanent magnet 2, is essentially formed by a carrier plate 6 and at least one conductor track 7 mounted thereon, the conductor track, depending on the application of the machine 1, precisely in its geometry and material thickness represents defined coating on the carrier plate 6. The geometry of the conductor track 7 can be in one piece, for example meandering acc. Fig. 9 or in several pieces, for example wedge-shaped. 10, and the carrier plate 6, in particular for reasons of a more compact construction of the machine 1, can be equipped on both sides with at least one such conductor track 7.
In der hier dargestellten Ausführungsform der elektrischen Maschine 1 gemäß Fig. 1 ist die Trägerplatte 6 mit der auf dieser aufgebrachten, mindestens einen Lei terbahn 7 über Stehbolzen 8 auf einer Grundplatte 9 des Maschinengehäuses aufgesetzt und somit stationär in diesem Gehäuse angeordnet.. Die Trägerplatte 6, die vorzugsweise kreisförmig ausgeführt ist, ist beidseitig, d.h. auf ihrer Ober- und Unterseite mit je einer Lei terbahn 7 versehen, wobei diese Leiterbahnen, insbesondere winkelförmig oder um einen vorgegebenen, elektrischen Winkel gegeneinander versetzt und nur von der Trägerplatte 6 getrennt, auf dieser angebracht sind. Zum Zwecke der Verbindung der stromdurchflossenen Leiter dieser Leiterbahnen 7 an der Ober- und Unterseite der Trägerplatte 6 sind die jeweiligen Enden dieser Leiterbahnen durch Verbindungen 10 durchkontaktiert, so daß die durch sie zu fördernden Ströme diese Leiterbahnen 7 durchfließen. Die Geometrie der Leiterbahnen 7 und hier besonders die Abschnitte 11 derselben, die in Verbindung mit den permanent-magnetischen Feldern, d.h. dem Permanentmagneten 2, die EMK erzeugen, ist so gestaltet, daß die einzelnen Leiterbahnen 7 auf der Trägerplatte 6 radial angeordnet sind. Diese radiale Anordnung und damit auch die Geometrie der wirkendenIn the embodiment of the electrical machine 1 shown in FIG. 1 shown here, the carrier plate 6 with the at least one Lei terbahn 7 mounted thereon via stud bolts 8 is placed on a base plate 9 of the machine housing and thus arranged stationary in this housing. The carrier plate 6 , which is preferably circular, is on both sides, ie provided on its top and bottom with a Lei terbahn 7, these conductor tracks, in particular angular or offset by a predetermined electrical angle to each other and only separated from the carrier plate 6, are attached to this. For the purpose of connecting the current-carrying conductors of these conductor tracks 7 on the top and bottom of the carrier plate 6, the respective ends of these conductor tracks are contacted through by connections 10, so that the currents to be conveyed through them flow through these conductor tracks 7. The geometry of the conductor tracks 7 and here in particular the sections 11 thereof, which in connection with the permanent magnetic fields, i.e. the permanent magnet 2, which generate EMF, is designed so that the individual conductor tracks 7 are arranged radially on the carrier plate 6. This radial arrangement and thus also the geometry of the acting one
Leiterbahnen 7 ist dabei so getroffen, daß alle Leiterbahnen 7 jeweils um einen gleichen Winkel α versetzt, vom äußeren Rand 12 der Trägerplatte 6 zu deren Zentrum 13 hin verlaufen und dabei deren gedachten, verlängerten Achsen in einem gemeinsamen Punkt in diesem Zentrum 13
sich treffen. Dieser gemeinsame Punkt, d.h. das Zentrum 13, ist der Mittelpunkt, z.B. bei kreisrunder Trägerplatte 6 der Kreismittelpunkt derselben, durch den auch die Welle 14 der Maschine 1 geführt ist. Auf diese Weise bilden die einzelnen Leiterbahnen 7 segmentförmige A schnitte, ähnlich solchen Tortenstücken, die auf der wirksamen Länge gleichen bis annähernd gleichen Materialauftrag, z.B. Kupfer, aufweisen. Der Materialauf trag, der fest aufgebracht und ohne Zerstörung der Leiterbahn 7 kaum wieder von der Trägerplatte 6 getrennt werden kann, ist der gewünschten Leistung der Maschine 1 entsprechend, nach Breite und Dicke dimensioniert und kann durch Kleben oder sonstwie mit der Trägerplatte 6 verbunden sein. Die Leiterbahnen 7 selbst können bei mechanischer Herstellung derselben geschnitten,d.h. gefräst oder, gestanzt werden, oder sie können bei galvanischer Herstellung derselben aus einem vollen Material ausgeätzt sein. Durch diese Herstellungsarten werden Freispalte 15 zwischen den einzelnen Leiterbahnen 7 gebildet, so daß aus einer ursprünglichen, plattenförmigen Beschichtung der Trägerplatte 6 die Leiterbahnen 7 mit der jeweils gewünschten Geometrie, z.B. dem Meander oder dem Keil (Fig. 9, 10) entstehen.Conductor tracks 7 are made such that all the conductor tracks 7 are each offset by an equal angle α, extend from the outer edge 12 of the carrier plate 6 to the center 13 thereof, and their imaginary, extended axes at a common point in this center 13 meet. This common point, ie the center 13, is the center point, for example in the case of a circular carrier plate 6 the center of the circle through which the shaft 14 of the machine 1 is also guided. In this way, the individual conductor tracks 7 form segment-shaped sections, similar to pieces of cake which have the same to approximately the same material application, for example copper, over the effective length. The material order, which is firmly applied and can hardly be separated again from the carrier plate 6 without destroying the conductor track 7, is dimensioned according to the desired output of the machine 1, according to width and thickness, and can be connected to the carrier plate 6 by gluing or otherwise. The conductor tracks 7 themselves can be cut, ie milled or punched, during the mechanical production thereof, or they can be etched out of a solid material during the galvanic production thereof. Through these types of manufacture, free gaps 15 are formed between the individual conductor tracks 7, so that the conductor tracks 7 with the desired geometry, for example the meander or the wedge (FIGS. 9, 10), are formed from an original, plate-shaped coating of the carrier plate 6.
Analog den Leiterbahnen 7, die selbst bei meaπderförmiger Gestaltung auch sektorförmige. Freispalte 15 bilden, sind auch die permanent, magnetischen Felder am Permanentmagneten 2 vorzugsweise sektorförmig ausgebildet, wobei bei Ausführung des permanent-magnetischen Feldes als eine einzige, magnetische Scheibe diese in sichh mehrere magnetische Zonen bzw. Pole (N-S) aufweist. Diese magnetischen Zonen bzw. Pole (N-S) sind so ausgerichtet, daß ihre jeweilige neutrale Zone 16, als Linie gedacht, im gleichen Drehwinkel wie die Leiterbahnen 7 verläuft. Auf diese Weise wird beim Drehen des Perma
nentmagneten 2 um dessen Achse X, d.h. mit der Welle 14, jede neutrale Zone 16 für einen kurzen Augenblick in Deckungsgleichheit mit der jeweiligen Leiterbahn 7 gebracht, wodurch alle Leiterbahnen nacheinander für die sen kurzen Moment mit der neutralen Zone 16 nach Länge und Richtung parallel und deckungsgleich verlaufen.Analogous to the conductor tracks 7, which are also sector-shaped even with a meaπder-shaped design. Form free gaps 15, the permanent, magnetic fields on the permanent magnet 2 are also preferably sector-shaped, wherein when the permanent-magnetic field is designed as a single magnetic disk, it has several magnetic zones or poles (NS). These magnetic zones or poles (NS) are aligned so that their respective neutral zone 16, intended as a line, runs at the same angle of rotation as the conductor tracks 7. This way when turning the Perma nentmagneten 2 about its axis X, ie with the shaft 14, each neutral zone 16 for a short moment in register with the respective conductor 7, whereby all the conductors in succession for this short moment with the neutral zone 16 in length and direction parallel and run congruently.
In der Darstellung des Permanentmagneten 2 ist dieser gemäß Fig. 2 als Scheibe ausgeführt, und es sind an die sem acht magnetische Felder bzw. Pole (N-S) vorgesehen, von denen jedes eine unterschiedliche Polarität nach Norden(N) und Süden (S) aufweist. Die neutralen Zonen 16 liegen zwischen diesen unterschiedlichen Polaritäten und üben auf die einzelnen Leiterbahnen 7 keinen Einfluß aus. Entsprechend der keilförmigen Gestaltung der einzelnen permanent-magnetischen Felder am Permanentmagneten 2 sind deren Pollängen 17, 18 unterschiedlich, wobei dieser Unterschied sich allein aus dem Unterschied des äußeren Durchmessers 19 zum inneren Durchmesser 20 des Permanentmagneten. 2, d.h. dessen Scheibe, ergibt. Durch diese unterschiedliche Pollänge bedingt, ist auch die jeweilige, stromdurchflossene Leiterbahn 7 in bezug auf ihren wirksamen Abschnitt 11 bzw. deren Breite dem Unterschied der Pollängen 17, 18 und damit auch der Polbreite angepaßt. Diese erfindungsgemäße Maßnahme ist besonders wichtig, da die Umkehr der jeweiligen Stromrichtung in den Leiterbahneπ 7 durch die erfolgte Kommutierung nur dann optimal ist, wenn sie in der neutralen Zone 16 erfolgt. Aus diesem Grund sind alle, die einzelnen Leiterbahnen 7 miteinander verbindenden Stränge 21, 22 insb. etwa "parallel" zum inneren und äußeren Mantel 23, 24 der Trägerplatte 6 angeordnet und zudem außerhalb des inneren und äußeren Durchmessers 20, 19 des Permanentmagneten 2 und damit dessen Magnetbreite vorgesehen, was zur Folge hat, daß eine Verminderung des Drehmomentes M der
Maschine 1 nicht auftritt.In the illustration of the permanent magnet 2 this is designed according to FIG. 2 as a disk, and there are eight magnetic fields or poles (NS) provided on the sem, each of which has a different polarity to the north (N) and south (S) . The neutral zones 16 lie between these different polarities and exert no influence on the individual conductor tracks 7. Corresponding to the wedge-shaped design of the individual permanent magnetic fields on the permanent magnet 2, their pole lengths 17, 18 are different, this difference resulting solely from the difference between the outer diameter 19 and the inner diameter 20 of the permanent magnet. 2, ie its disc. Due to these different pole lengths, the respective current-carrying conductor track 7 is also adapted to the difference in pole lengths 17, 18 and thus also the pole width with respect to its effective section 11 or its width. This measure according to the invention is particularly important, since the reversal of the respective current direction in the conductor tracks 7 is only optimal due to the commutation that has taken place if it takes place in the neutral zone 16. For this reason, all the strands 21, 22 connecting the individual conductor tracks 7 to one another, in particular approximately "parallel" to the inner and outer sheath 23, 24 of the carrier plate 6 and also outside the inner and outer diameter 20, 19 of the permanent magnet 2 and thus whose magnet width is provided, which has the consequence that a reduction in the torque M of the Machine 1 does not occur.
Analog den Pollängen 17, 18 der einzelnen permanent, magnetischen Felder am Permanentmagneten 2 weisen auch die Leiterbahnen 7, die pro Feld zu Bündeln zusammengefaßt sind, unterschiedliche Breiten 25, 26 auf. Die gesamte Breite eines permanent-magnetischen Poles, d.h. die Pollänge 17, ist dabei die maximal mögliche Breite eines sektorförmigen Magnetfeldes am Permanentmagneten 2, zu dem die Breite 25, 26 eines Bündels von Leiterbahnen 7 an der Trägerplatte 6 etwa der Hälfte der Breite dieses permanent-magnetischen Feldes entspricht. Somit verhält sich die Pollänge 17, 18 zur Breite des Bündels von Leiterbahnen 7 gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Maschine 1 wie etwa 2 : 1. Die Breite 25 eines solchen Bündels an einem Teilkreis 27 am großen Durchmesser der Trägerplatte 6 ist demnach die Breite der Leiterbahnen 7, die wirksam vom Strom durchflössen werden. Diese Breite am Teilkreis 27 ist wiederum identisch mit dem Durchmesser 19 des äußeren Umfanges bzw. Mantels des permanent, magnetischen Feldes am Permanentmagneten 2 wie auch die Breite 26 eines solchen Bündels am kleineren Öffnungsdurchmesser 20 der Trägerplatte 6 am Teilkreis 28 der Breite der noch wirksam vom Strom durchflossenen Leiterbahnen 7 an diesem inneren Umfang, d.h. dem inneren Mantel, entspricht. Der Teilkreis 27 am größeren Durchmesser der Trägerplatte 6 fällt mit dem größeren Durchmesser 19 des Permanentmagneten 2 an dessen äußerem Mantel zusammen, und es fällt auch der Teilkreis 28 am kleineren Durchmesser der Trägerplatte 6 mit dem kleineren Durchmesser des Permanentmagneten 2 an dessen innerem Mantel zusammen. In. der Darstellung der wirksamen Geometrie der Leiterbahnen 7 gemäß Fig. 3 ist mit einem Pfeil 29 die Richtung des Stromflusses angegeben. In dem in dieser Figur festgehaltenen Moment des sich drehenden
Permanentmagneten 2 läuft dieser Pfeil 29 von Süden "S" nach Norden "N", so daß auch der durch die Leiterbahnen 7 geschickte Strom in dieser Richtung diese Leiterbahnen durchfließt. Die auf diese Weise auf der Trägerplatte 6 ausgerichteten Leiterbahnen 7 bewirken durch ihre Geometrie und Stromfluß, wie auch Anordnung und Materialstärke einerseits sowie Feldverteilung über der magnetischen Scheibe bzw. dem Permanentmagneten 2 andererseits, daß in einem weiten Bereich ein konstantes bis annähernd konstantes Drehmoment. M an der Maschine 1 erreicht wird. Dieses angestrebte, induzierte, konstante Drehmoment M gemäß Fig. 7 ist in Abhängigkeit vom elektrischen Winkel, insbesondere im Diagramm nach Fig. 4, anschaulich aufgetragen. Dieses Diagramm in Fig. 4 zeigt den Spannungsver lauf U1, wie er durch das Schneiden von Feldlinien bei einer Maschine 1 mit Konfiguration gemäß Fig. 1 bis 3, auftritt. Analog diesem Diagramm wurde eine Spannung erreicht, die sich, aufgetragen über einen Drehwinkel, d.h. eine Umdrehung von 360 elektrischen Graden, sich aus einem 45 Grad Spannungsanstieg 30, einem 90 Grad konstanten Spannungsverlauf 31 und einem weiteren 45.Grad langen Spannungsabstieg 32 zusammensetzt, wobei über den gesamte Drehwinkel gesehen, sich diese Verhältnisse umkehren und diese somit eine positive und negative Phase durch die erfolgte Polumkehr aufweisen. Dieser Verlauf der Spannung, d.h. die EMK, bedeutet, daß in einem elektrischen Winkel von 2 x 90 Grad es vorteilhaft ist, nur in dieser Zeit einen Strom fließen zu lassen, der dann optimale Drehmomente M an die Welle 14 der Maschine 1 abgibt. Aus dieser Erkenntnis resultiert auch, daß nur in der halben, d.h. 50 %-igen Umdrehung der Welle 14 des Rotors pro Phase ein Strom fließt. Da aber die Maschine 1 während deren vollen, d.h. 100 %-igen, Umdrehung ein Drehmoment M an die Welle 14 abgeben soll, ist erfindungsgemäß vorgesehen, eine zweite Leiterbahn 7 gegenüber dem permanent-magneti
schen Feld an dem Permanentmagneten 2 mit Strom zu speisen und diese Leiterbahn elektrisch um 90 Grad verschoben, auf die. Trägerplatte 6 anzuordnen. In dem Diagramm, gemäß Fig. 4 ist der Spannungsverlauf U2 dieser zweiten Leiterbahn 7 gestrichelt dargestellt. Zu diesen Spannungsverläufen U1 und U2 gemäß Fig. 4 verhalten sich die Stromverläufe I1 und I2 analog, was in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist. Auch hier sind die zu den Spannungsverläufen U1, U2 jeweils gehörenden Stromverläufe I1, I2 als ausgezogene (Fig. 6) oder gestrichelte (Fig. 5) Linien als Maximalwerte der Einschaltdauern dieser Ströme aufgetragen.Analogous to the pole lengths 17, 18 of the individual permanent, magnetic fields on the permanent magnet 2, the conductor tracks 7, which are combined into bundles per field, have different widths 25, 26. The total width of a permanent-magnetic pole, ie the pole length 17, is the maximum possible width of a sector-shaped magnetic field on the permanent magnet 2, to which the width 25, 26 of a bundle of conductor tracks 7 on the carrier plate 6 is approximately half the width of this permanent -magnetic field corresponds. The pole length 17, 18 thus relates to the width of the bundle of conductor tracks 7 according to the exemplary embodiment of the machine 1 shown here, such as 2: 1. The width 25 of such a bundle on a pitch circle 27 on the large diameter of the carrier plate 6 is accordingly the width of the Conductor tracks 7, which are effectively flowed through by the current. This width at the pitch circle 27 is in turn identical to the diameter 19 of the outer circumference or jacket of the permanent magnetic field on the permanent magnet 2, as is the width 26 of such a bundle at the smaller opening diameter 20 of the carrier plate 6 at the pitch circle 28 of the width of the still effective Current flowing through conductor tracks 7 on this inner circumference, ie the inner jacket, corresponds. The pitch circle 27 on the larger diameter of the carrier plate 6 coincides with the larger diameter 19 of the permanent magnet 2 on its outer jacket, and the pitch circle 28 on the smaller diameter of the carrier plate 6 coincides with the smaller diameter of the permanent magnet 2 on its inner jacket. In. The representation of the effective geometry of the conductor tracks 7 according to FIG. 3 indicates the direction of the current flow with an arrow 29. In the moment of the rotating captured in this figure Permanent magnet 2, this arrow 29 runs from south "S" to north "N", so that the current sent through conductor tracks 7 also flows through these conductor tracks in this direction. The conductors 7 aligned in this way on the carrier plate 6, due to their geometry and current flow, as well as arrangement and material thickness on the one hand, and field distribution over the magnetic disk or the permanent magnet 2 on the other hand, cause a constant to approximately constant torque in a wide range. M is reached on machine 1. This desired, induced, constant torque M according to FIG. 7 is graphically plotted as a function of the electrical angle, in particular in the diagram according to FIG. 4. This diagram in FIG. 4 shows the voltage curve U 1 as it occurs by cutting field lines in a machine 1 with the configuration according to FIGS. 1 to 3. Analogously to this diagram, a voltage was obtained which, plotted over an angle of rotation, ie a rotation of 360 electrical degrees, is composed of a 45 degree voltage increase 30, a 90 degree constant voltage profile 31 and a further 45 degree voltage decrease 32, whereby Seen over the entire angle of rotation, these conditions are reversed and they therefore have a positive and negative phase due to the polarity reversal. This course of the voltage, ie the EMF, means that in an electrical angle of 2 x 90 degrees it is advantageous to let a current flow only during this time, which then delivers optimal torques M to the shaft 14 of the machine 1. From this knowledge it also results that a current flows only in half, ie 50%, rotation of the shaft 14 of the rotor per phase. However, since the machine 1 is to deliver a torque M to the shaft 14 during its full, ie 100%, rotation, the invention provides for a second conductor track 7 opposite the permanent magnet to feed the field on the permanent magnet 2 with current and this conductor track electrically shifted by 90 degrees to the. Arrange carrier plate 6. In the diagram, according to FIG. 4, the voltage curve U 2 of this second conductor 7 is shown in dashed lines. The current profiles I 1 and I 2 are analogous to these voltage profiles U 1 and U 2 according to FIG. 4, which is shown in FIGS. 5 and 6. Here, too, the current curves I 1 , I 2 belonging to the voltage curves U 1 , U 2 are plotted as solid (FIG. 6) or dashed (FIG. 5) lines as maximum values of the on-times of these currents.
Aus diesen Spannungsverläufen U1, U2 hzw. Stromverläufen I1, Im aus den Fig. 4 bis 6 und hier resultierend aus den ausgezogenen Linien, ergibt sich ein Spannungsverlauf an der Spule bzw. den Leiterbahnen 7 nach Fig. 8. Die schraffierte Fläche in dieser Fig. 8, die eine Phase andeutet, gibt den in dem jeweiligen 90-Grad-Sektor erfolgenden, sowohl positiven wie auch negativen Polverlauf und damit die Spannungsüberhöhung 33 an. Diese Spannungsüberhöhung 33 ergibt sich aus der angelegten Betriebsspannung, so daß die Darstellung des schraffierten Feldes bedeutet, daß nur in dieser Zeit eine Energiezufuhr in die Maschine 1 erfolgt. Hiermit zeigt sich auch, daß der Stromfluß nur in dem Bereich der maximalen EMK wirksam ist und dieser vom Start der Maschine 1 bis zu deren Solldrehzahl zeitlich synchron läuft. Dies bedeutet auch, daß kein Schlupf zwischen der erregenden, angelegten Spannung und der durch das Magnetfeld induzierten EMK auftritt. Die Maschine 1 läuft demnach vom Start bis hin zu allen ihren nachfolgenden Drehzahlen, selbst in maximal möglicher Wechselwirkung, zwischen ihrem rotierenden Permanentmagneten 2 (Rotor) und stromdurchflossenen Leiterbahnen 7 (Stator) hinsichtlich
ihres Drehmomentes M konstant.From these voltage profiles U 1 , U 2 hzw. Current curves I 1 , Im from FIGS. 4 to 6 and here resulting from the solid lines, result in a voltage curve at the coil or the conductor tracks 7 according to FIG. 8. The hatched area in this FIG. 8, which indicates a phase , indicates the positive and negative pole course taking place in the respective 90-degree sector and thus the voltage increase 33. This voltage increase 33 results from the applied operating voltage, so that the representation of the hatched field means that energy is supplied to the machine 1 only during this time. This also shows that the current flow is only effective in the range of the maximum EMF and that it runs synchronously from the start of the machine 1 up to its target speed. This also means that there is no slip between the exciting applied voltage and the EMF induced by the magnetic field. The machine 1 therefore runs from the start to all of its subsequent speeds, even in the maximum possible interaction, with regard to its rotating permanent magnet 2 (rotor) and current-carrying conductor tracks 7 (stator) their torque M constant.
Durch die Verschiebung des Stromflusses I1, I2 in Quadranten von 4 x 90 Grad ergibt sich, daß selbst bei maximalem Aufwand an Schaltelektronik (ebenfalls für 4 x.90 Grad), ein weitgehend konstantes Drehmoment M an der Welle 14 der Maschine 1 und dies, wie auch der Darstellung in Fig. 7 entnommen werden kann, über die gesamte Umdrehung der Maschine hinweg aufrecht erhalten bleibt. Aus dieser. Fig. 7 ist auch erkennbar, daß die Drehmomentlinie für das Drehmoment M annähernd als eine Gerade verläuft. Selbst, wenn sich minimale Abweichun gen von dieser Gerade abzeichnen sollten, sind diese ohne Bedeutung, da. sie durch die ohnehin vorhandene Schwungmasse des rotierenden Magneten, d.h. des Permanentmagneten 2, ausgeglichen werden. Von untergeordneter Bedeutung für die optimale Funktion der Maschine 1 ist auch die Tatsache, ob das Magnetfeld, d.h. das permanent, magnetische Feld, nur von einem zweipoligen Magneten oder von einem mehrpoligen Magneten gebildet wird. Analog den Darstellungen der Spannungsverläufe U1, U2 (Fig. 4) und Stromverläύfe I1, I2 (Fig. 5, 6), wie auch der Spannungsüberhöhung 33 (Fig. 8) ist auch das Drehmoment M der Maschine 1 gemäß Fig. 7 über den gleichen, elektrischen Drehwinkel aufgetragen.By shifting the current flow I 1 , I 2 in quadrants of 4 x 90 degrees, it follows that even with the maximum amount of switching electronics (also for 4 x 90 degrees), a largely constant torque M on the shaft 14 of the machine 1 and this, as can also be seen from the illustration in FIG. 7, is maintained over the entire revolution of the machine. From this. Fig. 7 can also be seen that the torque line for the torque M runs approximately as a straight line. Even if there are minimal deviations from this straight line, they are irrelevant because. they are compensated for by the flywheel mass of the rotating magnet, ie the permanent magnet 2, which is present anyway. The fact that the magnetic field, ie the permanent, magnetic field, is formed only by a two-pole magnet or by a multi-pole magnet is also of secondary importance for the optimal functioning of the machine 1. Analogous to the representations of the voltage profiles U 1 , U 2 (FIG. 4) and current profiles I 1 , I 2 (FIGS. 5, 6), as well as the voltage increase 33 (FIG. 8), the torque M of the machine 1 according to FIG 7 plotted over the same electrical angle of rotation.
Die Herstellung der stromdurchflossenen Leiterbahnen 7 erfolgt nach einer Reihe von Kriterien, die für den optimalen Betrieb der Maschine 1 ausschlaggebend sind.The production of the current-carrying conductor tracks 7 takes place according to a series of criteria which are crucial for the optimal operation of the machine 1.
Bei der Dimensionierung der Leiterbahnen 7 ist es erforderlich, den reinen, ohmschen Widerstand in diesen Bahnen so gering wie möglich zu halten. Bei vorgegebener Anzahl von Leiterbahnen 7 bedeutet dies, daß die nicht wirksamen Leiterbahnteile 38, 39 der Leiterbahnen,
also die Teile, die nicht im Magnetfeld des Permanentmagneten 2 liegen, so kurz wie möglich und im Querschnitt so groß wie möglich zu halten sind. Weiter bedeutet dies, daß das Verhältnis Polabstand 17, 18 zu Bündelbreite 25, 26 ein wichtiger Faktor ist. Es hat sich gezeigt, daß dieses Verhältnis optimal bei ca. 50 % der Polbreite 17, 18 liegt, was auch 90 Grad der elektrischen Breite entspricht.When dimensioning the conductor tracks 7, it is necessary to keep the pure ohmic resistance in these tracks as low as possible. With a predetermined number of conductor tracks 7, this means that the non-effective conductor track parts 38, 39 of the conductor tracks, that is, the parts that are not in the magnetic field of the permanent magnet 2 are to be kept as short as possible and as large as possible in cross section. This also means that the ratio of pole spacing 17, 18 to beam width 25, 26 is an important factor. It has been shown that this ratio is optimally around 50% of the pole width 17, 18, which also corresponds to 90 degrees of the electrical width.
Die Leiterbahnen 7 können dabei in einfacher Weise hergestellt werden, so daß beispielsweise nach Art der "gedruckten Schaltungen", wobei auf einen Träger, d.h. die Trägerplatte 6, vorteilhaft beidseitig, leitendes Material, z.B. mupfer, aufgebracht wird. Dieses Material wird dann in der Kunfiguration der gewünschten Leiterbahn 7 mittels eines mechanischen oder galvanischen Arbeitsvorganges, z.B. durch Fräsen, Stanzen oder Ätzen, ausgearbeitet. Die Leiterbahnen 7 können entsprechend den elektrischen Erfordernissen an beiden Seiten parallel oder in Serie geschaltet werden, wobei insbesondere galvanisches Ourchkontaktieren als Verbindung 10 in der Verarbeitung Vorteile bringt. Die Leiterbahnen 7 können, je nach Anwendung, die Konfiguration eines Meanders (Fig. 9) oder aber die Form einer Keilspule, z.B. in Einzelwickelform (Fig. 10), haben. Es ist weiter vorteilhaft, den Versatz von verschiedenen elektrischen Winkeln, z.B. 90 Grad, auf der Vorderbzw. Rückseite der Trägerplatte 6, zu bearbeiten, so daß auf einer Fläche beide Leiterbahnen 7, jedoch gegeneinander durch die Trägerplatte 6 isoliert, vorhanden sein können. Weiter ist es möglich, die Leiterbahnen 7 in sogenannter Mehrlagen-Technik zu verarbeiten. Es werden hier mehrere Leiterbahnen 7 miteinander verbunden, und es werden die Bahnen entsprechend den elektrisehen Erfordernissen parallel oder in Serie oder um
einen anderen, vorgegebenen Winkel versetzt, geschaltet. Selbstverständlich können auch andere Winkelanordnungen realisiert werden, so beispielsweise solche mit einer Teilung von 120 Grad. Der galvanischen Herstellung der Leiterbahnen 7 sind, lediglich durch die notwendige Materialstärke derselben bedingt, vielfach Grenzen gesetzt. Diese Grenzen können jedoch umgangen werden, indem die Leiterbahnen 7 mittels einer Frästechnik, z.B. über eine NC-gesteuerte Maschine mit gesteuerter Pro grammierung, erstellt werden. Hier sind den Stärken und damit den Querschnitten der Leiterbahnen 7 annähernd keinerlei Grenzen gesetzt, und es können mit einer solchen Herstellungstechnik auch annähernd alle in der Praxis vorkommenden Arten von Leiterbahnen 7 hergestellt werden. Wird zudem auch eine sogenannte Vielspindeltech nik der die Leiterbahnen 7 bearbeitenden Maschinen eingesetzt, so ist eine rationelle und billige Fertigung solcher Leiterbahnen auf Trägerplatten 6 möglich.The conductor tracks 7 can be produced in a simple manner, so that, for example, in the manner of the “printed circuits”, conductive material, for example copper, being applied to a carrier, ie the carrier plate 6, advantageously on both sides. This material is then worked out in the configuration of the desired conductor track 7 by means of a mechanical or galvanic working process, for example by milling, punching or etching. The conductor tracks 7 can be connected in parallel or in series on both sides in accordance with the electrical requirements, in particular galvanic through-contacting as connection 10 having advantages in processing. Depending on the application, the conductor tracks 7 can have the configuration of a meander (FIG. 9) or else the shape of a wedge coil, for example in the form of a single coil (FIG. 10). It is also advantageous to offset different electrical angles, for example 90 degrees, on the front or Back of the carrier plate 6, to be processed so that both conductor tracks 7, but insulated from one another by the carrier plate 6, can be present on one surface. It is also possible to process the conductor tracks 7 using so-called multilayer technology. Several conductor tracks 7 are connected to one another here, and the tracks are connected in parallel or in series or around in accordance with the electrical requirements a different, predetermined angle, switched. Of course, other angular arrangements can also be implemented, for example those with a division of 120 degrees. The galvanic production of the conductor tracks 7 is often limited only by the necessary material thickness of the same. However, these limits can be avoided by creating the conductor tracks 7 by means of a milling technique, for example using an NC-controlled machine with controlled programming. There are almost no limits to the strengths and thus the cross sections of the conductor tracks 7, and it is also possible to produce almost all types of conductor tracks 7 that occur in practice with such a manufacturing technique. If a so-called multi-spindle technology of the machines processing the conductor tracks 7 is also used, a rational and inexpensive manufacture of such conductor tracks on carrier plates 6 is possible.
Es ist weiterhin zweckmäßig, die für den Schaltvorgang benötigten Sensoren 34 gleich in den Luftspalt 35 zwischen Stator, d.h. Trägerplatte 6, und Rotor, d.h. Permanentmagneten 2, mit. einzubeziehen. Hier werden solche, z.B. Hall-Schaltgeneratoren, als Hallschalter bzw. Sensoren gleich mit auf die Trägerplatte 6 fixiert und an den entsprechenden elektrischen Winkelpositionen befestigt. Durch diese Anordnung und Ausführung ergibt sich, daß die Schaltfrequenz des Hallgenerators bzw. Sensors 34 gleich als Solldrehzahlgeber verwendet werden kann und somit weitere Tachogeneratoren überflüssig werden. Die Sensoren 34, d.h. Hallgeneratoren bzw. Hallschalter, machen auch eindeutige Aussagen über die Polarität des permanent-magnetischen Feldes, dh. des Permanentmagneten 2, und weisen diese Aussagen als "L"- oder "H"-Signale aus.
Mit der Plazierung der Hallschalter bzw. Sensoren 34 auf der Trägerplatte 6 kann auch eindeutig der Schalteinsatz festgelegt werden. Hier ist es auch vorteilhaft, für die Festlegung einer bestimmten Solldrehzahl einen zweiten Hallschalter 34' zu verwenden, der jedoch in seiner elektrischen Phase um 90 Grad gegenüber dem kommutierenden, ersten Hallschalter 34 verschoben ist. Dieser zweite Hallschalter 34' beeinflußt in seiner Wirkung eine ήachgeschaltete Pulsbreitenregelung, welche bewirkt, daß die Elektronik bei Erreichung der gewünschten Solldrehzahl des Motors 1 den Einschaltwinkel verändert und somit die Breite der Schaltimpulse selbst ändert. Hierdurch wird erreicht, daß bei unbelastetem Motor, d.h. Maschine 1, die Pulsbreite sehr schmal wird und sich in Richtung der Mitte hin zentriert. DieseIt is furthermore expedient to include the sensors 34 required for the switching process in the air gap 35 between the stator, ie support plate 6, and the rotor, ie permanent magnets 2. to involve. Here, such as Hall switch generators, are also fixed as Hall switches or sensors on the carrier plate 6 and attached to the corresponding electrical angular positions. This arrangement and design means that the switching frequency of the Hall generator or sensor 34 can be used immediately as a setpoint speed generator and thus additional tachometer generators become superfluous. The sensors 34, ie Hall generators or Hall switches, also make clear statements about the polarity of the permanent magnetic field, ie. of the permanent magnet 2, and identify these statements as "L" or "H" signals. With the placement of the Hall switch or sensors 34 on the carrier plate 6, the switching insert can also be clearly defined. Here it is also advantageous to use a second Hall switch 34 'for determining a specific target speed, but its electrical phase is shifted by 90 degrees with respect to the commutating, first Hall switch 34'. The effect of this second Hall switch 34 'influences a downstream pulse width control, which causes the electronics to change the switch-on angle when the desired target speed of the motor 1 is reached and thus to change the width of the switching pulses themselves. This ensures that when the motor is not loaded, ie machine 1, the pulse width becomes very narrow and centers in the direction of the center. This
Regelυngsart (Elektronik gemäß einer an sich bekannten Pulsbreitenänderung) berücksichtigt auch Schwankungen der Versorgungsspannung und Laständerungen der Maschine 1. Bei der Verwendung von zwei, um 90 elektrische Grade versetzten Leiterbahnen 7 kann der zweite Hallgenerator bzw. Hallschalter 34' für die Steuerung des zweiten Stromkreises verwendet werden. Die Hallgeneratoren bzw. Sensoren 34, 34' für die Regelung werden dann kreuzweise verwendet, d.h. der erste Hallschalter 34 steuert die erste Spule und regelt die zweite Spule und der zweite Hallschalter 34' steuert die zweite Spule und regelt die erste Spule. Hierdurch ergibt sieht eine einfache Regelschaltung, die alle auftretenden Parameter, wie Last, Spannung, Temperatur und Widerstandsänderungeπ im Stromkreis in ihrer Regelcharakteristik erfaßt.Type of control (electronics according to a known pulse width change) also takes fluctuations in the supply voltage and load changes of the machine 1. When using two conductor tracks 7 offset by 90 electrical degrees, the second Hall generator or Hall switch 34 'can be used to control the second circuit become. The Hall generators or sensors 34, 34 'for the control are then used crosswise, i.e. the first Hall switch 34 controls the first coil and controls the second coil and the second Hall switch 34 'controls the second coil and controls the first coil. This provides a simple control circuit that detects all the parameters that occur, such as load, voltage, temperature and resistance changes in the circuit, in their control characteristics.
Für manche Anwendungen kann es vorteilhaft sein, die Sensoren 34, 34' bzw. Hallschalter nicht im Nulldurchgang schalten zu lassen, besonders dann nicht, wenn diese eine nachgeschaltete Schaltlogik beeinflussen sollen.
In der Darstellung der Maschine 1 gemäß Fig. 11 ist der rotierende Permanentmagnet 2 mittig zwischen zwei Trä gerplatten 6 für Leiterbahnen 7 angeordnet, wobei diese Leiterbahnen 7 von einem ferromagnetischen Material 36 zusätzlich gefaßt sind. Das ferromagnetische Material 36 ist, wie auch ein Schnitt durch die Trägerplatte 6 in der Ebene XI-XI in. Fig. 10 zeigt, vorzugsweise in den Freiräumen 37 zwischen den Leiterbahnen 7 und auch außerhalb derselben vorgesehen. Auf diese Weise wird die Feldkonzentration des magnetischen Feldes, z.B. des Permanentmagneten 2, erhöht, so daß in diesem. Fall auch die außerhalb der magnetischen Felder liegenden Leiterbahnteile 38, 39 erfaßt und für den Antrieb des Rotors herangezogen werden. Dieses Erfassen der Leiterbahnteile 38, 39 hat gezeigt, daß damit eine Steigerung des Drehmoments M um etwa 28 % noch möglich wird. Das Erfassen dieser Leiterbahnteile 38, 39 wurde auch aus der Erkenntnis heraus vorgenommen, daß die magnetische Kraft auch quer zu den Feldlinien des magnetischen Feldes, d.h. denen des Permanentmagneten 2, wirkt. Da das ferromagnetische Material 36 elektrisch nicht leitend ist, können die Freiräume 37 zwischen den Leiterbahnen 7 auf der jeweiligen Trägerplatte 6 mit diesem Material 36 ausgefüllt werden, und es kann das Material 36 selbst zusätzlich als Träger der Trägerplatte 6 herangezogen werden. Auch kann dieses Material 36 mit dem jeweiligen Lagerschild 40, 41 des Gehäuses der Maschine 1 verbunden werden, wodurch eine einfache Möglichkeit geschaffen wird, die in der Maschine entstandene Wärme schnell nach außen zu bringen.For some applications it can be advantageous not to have the sensors 34, 34 'or Hall switches switched at zero crossing, especially not if they are intended to influence a switching logic connected downstream. 11, the rotating permanent magnet 2 is arranged in the center between two carrier plates 6 for conductor tracks 7, these conductor tracks 7 being additionally comprised of a ferromagnetic material 36. The ferromagnetic material 36, as is also shown by a section through the carrier plate 6 in the plane XI-XI in FIG. 10, is preferably provided in the free spaces 37 between the conductor tracks 7 and also outside the same. In this way, the field concentration of the magnetic field, for example the permanent magnet 2, is increased, so that in this. If the conductor track parts 38, 39 lying outside the magnetic fields are also detected and used to drive the rotor. This detection of the conductor track parts 38, 39 has shown that an increase in the torque M by about 28% is still possible. These conductor track parts 38, 39 were also detected based on the knowledge that the magnetic force also acts transversely to the field lines of the magnetic field, ie those of the permanent magnet 2. Since the ferromagnetic material 36 is not electrically conductive, the spaces 37 between the conductor tracks 7 on the respective carrier plate 6 can be filled with this material 36, and the material 36 itself can also be used as a carrier of the carrier plate 6. This material 36 can also be connected to the respective end shield 40, 41 of the housing of the machine 1, thereby creating a simple possibility for quickly transferring the heat generated in the machine to the outside.
Ungeachtet der Tatsache, ob die Trägerplatte 6 die Freiräume 37 aufweist oder diese von einem ferromagnetischen Material 36 ausgefüllt sind, ist das magnetische Feld, d.h. der Permanentmagnet 2, jeder Maschine 1 an einer,
vorzugsweise topfförmigen Platte 42 angebracht, die aus einem magnetisierbaren Material, wie beispielsweise Stahl, besteht. Diese Platte 42 ist auf der Welle 14 der Maschine 1 aufgespannt und läuft mit dieser Welle um die DrehachseX um. Zum Zwecke des magnetischen Rückschlusses des Permanentmagneten 2 ist eine weitere Scheibe 43 auf der gleichen Welle 14 angeordnet, die ebenfalls, wie die Platte 42, mit der Welle 14. umläuft. Die Welle 14 selbst, die im Gehäuse der Maschine 1 drehbar gelagert ist, ist. in Lagern 43 gefaßt, und es sind diese Lager an den Lagerschilden 40, 41 der Maschine 1 vorgesehen. Die Lagerschilde 40, 41 der Maschine 1 sind entweder über Schraubmittel 45, wie in Fig. 1 dargestellt, direkt oder über Abstandshalter 46, wie in Fig. 11 dargestellt, indirekt verbunden. Solche Verbindungen von Lagerschilden 40, 41 sind jedoch allgemein bekannt, so daß auf diese hier nicht weiter eingegangen wird.Regardless of whether the carrier plate 6 has the free spaces 37 or these are filled with a ferromagnetic material 36, the magnetic field, ie the permanent magnet 2, of each machine 1 is on one, preferably pot-shaped plate 42 attached, which consists of a magnetizable material, such as steel. This plate 42 is clamped on the shaft 14 of the machine 1 and rotates about the axis of rotation X with this shaft. For the purpose of magnetic inference of the permanent magnet 2, a further disk 43 is arranged on the same shaft 14, which, like the plate 42, also rotates with the shaft 14. The shaft 14 itself, which is rotatably mounted in the housing of the machine 1, is. taken in bearings 43, and these bearings are provided on the end plates 40, 41 of the machine 1. The end shields 40, 41 of the machine 1 are connected either directly via screwing means 45, as shown in FIG. 1, or indirectly via spacers 46, as shown in FIG. 11. Such connections of end shields 40, 41 are, however, generally known, so that they will not be discussed further here.
Untersuchungen mit einer solchen Maschine haben indessen ergeben, daß es vorteilhaft, ist, wenn die das magnetische Feld, d.h. den Permanentmagneten 2, aufnehmende Platte 42 an ihrem Rand einen Kragen 47 aufweist. Durch diesen Kragen 47, der sich sowohl um den Umfang als auch um eine bestimmte Tiefe am Mantel des Permanentmagneten 2 erstreckt, wird dieser Permanentmagnet radial an der Platte 42 gehalten, wobei dieser Kragen 47 die Umfangskräfte aus der Zentrifugalkraft des Permanentmagneten aufnimmt.Investigations with such a machine, however, have shown that it is advantageous if the magnetic field, i.e. the permanent magnet 2, receiving plate 42 has a collar 47 at its edge. This collar 47, which extends both around the circumference and by a certain depth on the jacket of the permanent magnet 2, holds this permanent magnet radially on the plate 42, this collar 47 absorbing the circumferential forces from the centrifugal force of the permanent magnet.
Bei der schematischen Darstellung der Maschine gemäß Fig. 1 ist von einem Ausführungsbeispiel mit einem scheibenförmigen Permanentmagneten 2 als permanentmagnetisches Feld und einer Trägerplatte 6 nebst Leiterbahnen 7 ausgegangen. Es ist auch möglich, die gleiche Anordnung axial, d.h. in Längsrichtung der Welle 14, zu
vervielfachen. So ist es beispielsweise möglich, vier Permanentmagneten 2 und vier Leiterbahnen 7 ver verwenden. Weiter ist es möglich, drei Permanentmagnete 2 nebst Leiterbahnen 7 als Rotor zu verwenden und zwei weitere Permanentmagnete 2 nebst Leiterbahnen 7 auf der gleichen Antriebsachse bzw. Welle 14 und gleicher Lagerung als Generator zu verwenden. Bei der Verwendung von unterschiedlichen Polzahlen läßt sich so auf einfache Weise ein Frequenzumformer herstellen, der z.B. von Gleichspannung auf 400 Hz Wechselspannung schaltet.1, an exemplary embodiment with a disk-shaped permanent magnet 2 as a permanent magnetic field and a carrier plate 6 together with conductor tracks 7 is assumed. It is also possible to axially the same arrangement, ie in the longitudinal direction of the shaft 14 multiply. For example, it is possible to use four permanent magnets 2 and four conductor tracks 7 ver. It is also possible to use three permanent magnets 2 together with conductor tracks 7 as a rotor and to use two further permanent magnets 2 along with conductor tracks 7 on the same drive axis or shaft 14 and the same bearing as a generator. When using different numbers of poles, a frequency converter can be produced in a simple manner, which switches, for example, from direct voltage to 400 Hz alternating voltage.
Insbesondere läßt sich so auch auf einfache Weise eine Phasenverschiebung von z.B. 3 x 120 Grad erreichen. Eine weitere, große Möglichkeit liegt darin, daß im Gegensatz zu üblichen Gleichstrommaschinen, die Bürsten für die Kommutierung verwenden, hier keinerlei solcher Bürsten verwendet werden, und somit der Verschleiß der Maschine sich nur auf die Lager beschränkt, was wiederum eine lange Lebensdauer gewährleistet. Weiter ist es auch möglich, mit dieser Anordnung elektrische Generatoren, z.B. Lichtmaschinen für Kraftfahrzeuge, Starter für solche und Lichtmaschinen-Starter-Kombinationen ohne Verschleißteile zu fertigen und zu betreiben. Wesentlich für die optimale Funktion der Maschine 1 ist, daß die tortenstückförmigen Leiterbahnen 7 winkelgerecht (Drehwinkel α ) die neutralen Zonen 16 überstreichen.
In particular, a phase shift of e.g. Reach 3 x 120 degrees. Another great possibility is that, unlike conventional direct current machines that use brushes for commutation, no such brushes are used here, and the wear on the machine is therefore limited to the bearings, which in turn ensures a long service life. It is also possible with this arrangement to use electrical generators, e.g. Alternators for motor vehicles, starters for such and alternator-starter combinations to manufacture and operate without wearing parts. It is essential for the optimal functioning of the machine 1 that the pie-shaped conductor tracks 7 sweep across the neutral zones 16 at an angle (angle of rotation α).
Claims
1. Elektrische Maschine, welche zur Erzeugung eines Erregerfeldes mindestens ein permanent-magnetisches Pol paar und mindestens eine von einem elektrischen Strom durchfließbare Leiterbahn aufweist, wobei das magnetische Polpaar in Form eines Permanentmagneten ausgebildet und dieser Permanentmagnet um eine Achse rotierend im Gehäuse der Maschine angeordnet ist, sowie dieser Permanentmagnet scheibenförmig ausgeführt und mit der Welle der Maschine verbunden ist, wie auch die elektrische Leiterbahn als Flachspule ausgeführt und mindestens einlagig auf einem Tragkörper angebracht ist, und bei welcher Maschine die Geometrie der Leiterbahn analog der Geometrie des Permanentmagneten angepaßt ist, sowie diese Geometrie des Permanentmagneten darin besteht, daß dessen Magnetpole in Segmentanordnung entsprechend der Polzahl radial verlaufend plaziert sind, und der Innendurchmesser dieses Permanentmagne ten einen kleineren Polabstand als dessen Außendurchmesser aufweist, wie auch die einzelnen Magnetpole zusammengehörender Magnetfelder durch eine neutrale Zone voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede, auf dem Tragkörper (6) angebrachte, strom durchfließbare Leiterbahn (7) mindestens mit dem Bereich ihres wirksamen Abschnittes (11) innerhalb der Geometrie des rotierenden Permanentmagneten (2) angeordnet ist, daß jede Leiterbahn (7) innerhalb dieses Abschnittes (11) winkelgerecht und deckungsgleich zur neutralen Zone (16) der um die Welle (14) angeordneten Magnetpole des Permanentmagneten (2) verläuft, und zwar in der Art, daß die innere Breite (26) der Leiterbahnen (7) im Verhältnis zur äußeren Breite (25) derselben winkelgerecht zur neutralen Zone (16) des Permanentmagneten (2) vorgesehen ist, und jede Leiterbahn (7) bei ihrer Umdrehung um die Achse (X) diese neutrale Zone (16) für eine gewisse Zeitspanne dek kungsparallel bestreicht.1. Electrical machine which has at least one permanent-magnetic pole pair and at least one conductive path through which an electrical current can be generated to generate an excitation field, the magnetic pole pair being designed in the form of a permanent magnet and this permanent magnet being arranged in the housing of the machine rotating about an axis , as well as this permanent magnet is disc-shaped and connected to the shaft of the machine, as is the electrical conductor track as a flat coil and at least one layer is attached to a support body, and in which machine the geometry of the conductor track is adapted analogously to the geometry of the permanent magnet, as well as this Geometry of the permanent magnet is that its magnetic poles are placed radially in a segment arrangement corresponding to the number of poles, and the inner diameter of this permanent magnet has a smaller pole spacing than its outer diameter, as does the individual The magnetic poles of magnetic fields belonging together are separated from one another by a neutral zone, characterized in that each conductive path (7), which is attached to the supporting body (6) and has a current-flow area at least with the area of its effective section (11) within the geometry of the rotating permanent magnet (2nd ) is arranged so that each conductor track (7) within this section (11) at an angle and congruent to the neutral zone (16) of the magnetic poles of the permanent magnet (2) arranged around the shaft (14), in such a way that the inner Width (26) of the conductor tracks (7) in relation to the outer width (25) of the same angle to the neutral zone (16) of the Permanent magnet (2) is provided, and each conductor track (7) when it rotates about the axis (X) this neutral zone (16) for a certain period of time coating parallel.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (7) zum Zwecke deren Kommutierung an einem elektronischen Schaltkreis angeschlossen sind.2. Machine according to claim 1, characterized in that the conductor tracks (7) are connected to an electronic circuit for the purpose of their commutation.
3. Maschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schaltung des elektronischen Schaltkreises auf der Trägerplatte (6) Sensoren (34) angeordnet sind, und daß diese Sensoren die Positionierung der rotierenden Magnetpole des Permanentmagneten (2) gegenüber dem Standort der den Stator der Maschine bildenden Leiterbahnen (7) angeben.3. Machine according to claims 1 and 2, characterized in that for switching the electronic circuit on the carrier plate (6) sensors (34) are arranged, and that these sensors the positioning of the rotating magnetic poles of the permanent magnet (2) relative to the location of specify the conductor tracks (7) forming the stator of the machine.
4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (34) als Hallgeneratoren oder Hallschal ter ausgeführt und in der neutralen Zone (16) des4. Machine according to claim 3, characterized in that the sensors (34) are designed as Hall generators or Hall switches and in the neutral zone (16) of the
Permanentmagneten (2) an der Trägerplatte (6) angeordnet sind, und daß diese Sensoren (34) durch den rotierenden Permanentmagneten (2) schaltbar sind und dadurch eine Stromumschaltung an den Leiterbahnen (7) durchführen.Permanent magnets (2) are arranged on the carrier plate (6), and that these sensors (34) can be switched by the rotating permanent magnet (2) and thereby carry out a current switchover on the conductor tracks (7).
5. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sensoren (34), als Hallschalter oder Hallgene rätoren ausgebildet, auf dem Umfang der Trägerplatte (6) und damit des Statorträgers angeordnet, wie auch diese Sensoren insbesondere elektrisch um jeweils 90 Grad versetzt, auf dieser Trägerplatte (6) plaziert sind, und daß mindestens einer der Sensoren zur Kommutierung und der andere der Sensoren für die Phasen regelung verwendbar ist. 5. Machine according to claim 3, characterized in that a plurality of sensors (34), designed as Hall switches or Hall genes, arranged on the circumference of the carrier plate (6) and thus the stator carrier, as well as these sensors in particular electrically offset by 90 degrees, are placed on this carrier plate (6), and that at least one of the sensors for commutation and the other of the sensors for phase control can be used.
6. Maschine nach Anspruch 1, bei der die Trägerplatte in einer besonderen Statoranordnung in mehreren Ebenen als Vielschichtplatte und die Leiterbahnen jeweils in Deckung auf diesen jeweiligen Träger platten angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (7) um einen vorgegebenen Wert elektrisch versetzt auf der jeweiligen Trägerplatte (6) angeordnet sind.6. Machine according to claim 1, in which the carrier plate in a special stator arrangement in several planes as a multilayer plate and the conductor tracks are in each case in cover on this respective carrier plates, characterized in that the conductor tracks (7) by a predetermined value electrically offset the respective carrier plate (6) are arranged.
7. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß deren in einer sinusförmigen Kurve liegenden Spannungsverläufe (U1, U2) einen Anstieg (30) über einen Effektivbereich zu einem Abstieg (32) und eine über einen Bereich konstante EMK aufweist, und daß der Anstieg (30) und der Abstieg (32) die Teile dieser Sinuskurve sind, wie auch der zwischen diesen liegende Abschnitt (31) hingegen eine konstante EMK ist.7. Machine according to claim 1, characterized in that the voltage curves (U 1 , U 2 ) lying in a sinusoidal curve have an increase (30) over an effective range to a decrease (32) and an EMF constant over a range, and in that the rise (30) and the descent (32) are parts of this sine curve, just as the section (31) lying between them is a constant EMF.
8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstieg (30) und der Abstieg (32) je 45° und der konstante Abschnitt (31) 90º des auf der Sinuskurve aufgetragenen Drehwinkels der Maschine aufweisen.8. Machine according to claim 7, characterized in that the rise (30) and the descent (32) each 45 ° and the constant portion (31) have 90 ° of the rotation angle of the machine plotted on the sine curve.
9. Maschine nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (6) beidseitig Leiterbahnen (7) aufweist, und daß diese Leiterbahnen durch Durchkon taktierung (Verbindung 10) miteinander wahlweise in Reihe oder parallel verbunden sind.9. Machine according to claim l, characterized in that the carrier plate (6) has conductor tracks (7) on both sides, and that these conductor tracks are interconnected by through-contacting (connection 10) either in series or in parallel.
10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchkontaktierung (10) polweise, entsprechend der Polanordnung, durchführbar ist. 10. Machine according to claim 9, characterized in that the plated-through hole (10) can be carried out pole-wise, corresponding to the pole arrangement.
11. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (6) an jeder Seite eine durchgehende, elektrisch in Serie liegende Leiterbahn11. Machine according to claim 9, characterized in that the carrier plate (6) on each side a continuous, electrically in series conductor track
(7) aufweist, und daß diese Leiterbahn (7) mit ihrem einen. Ende am Anfang der dahinterliegenden Leiterbahn (7) wie auch mit ihrem Anfang am Ende der anderen, davorliegenden Leiterbahn (7) verbunden ist.(7), and that this conductor track (7) with its one. End at the beginning of the underlying conductor track (7) as well as with its beginning at the end of the other, preceding conductor track (7).
12. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Trägerplatten (6) mit. Leiterbahnen (7) vorgesehen sind, und daß diese Leiterbahnen elektrisch um jeweils 90° versetzt zueinander, koaxial zur Achse (X) der Permanentmagneten (2) angeordnet sind.12. Machine according to claim 9, characterized in that further carrier plates (6) with. Conductor tracks (7) are provided, and that these conductor tracks are electrically offset from one another by 90 ° each, arranged coaxially to the axis (X) of the permanent magnets (2).
13. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Leiterbahnen (7) vielschichtig (multi leär) übereinander gefügt und deren elektrischen Winkel zueinander um einen an eine Steuerelektronik angepaßten Winkel elektrisch versetzt sind.13. Machine according to claim 9, characterized in that a plurality of conductor tracks (7) multi-layered (multi-layered) one above the other and their electrical angles are electrically offset from one another by an angle adapted to a control electronics.
14. Maschine nach mindestens einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere zur Erhöhung der Maschinenleistung mehrere gleichartige Motor systeme koaxial zur Achse (X) angeordnet sind.14. Machine according to at least one of claims 1-13, characterized in that in particular to increase the machine power, several similar motor systems are arranged coaxially to the axis (X).
15. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß Teile dieser Motorsysteme von vor- und/oder nach geschalteten Motorsystemen benutzbar sind.15. Machine according to claim 14, characterized in that parts of these engine systems of upstream and / or downstream engine systems can be used.
16. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil dieser Systeme als Motor und ein weiterer Teil dieser Systeme als Generator ausgebildet sind. 16. Machine according to claim 14, characterized in that a part of these systems are designed as a motor and a further part of these systems as a generator.
17. Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Wahl der Anzahl der Pole in diesen Systemen eine Frequenzumformung durchführbar ist.17. Machine according to claim 16, characterized in that a frequency conversion can be carried out by the choice of the number of poles in these systems.
18. Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß durch Anordnung mehrerer Leiterbahnen (7) im Generatorteil, jedoch phasenverschoben, ein Drehstrom erzeugbar ist.18. Machine according to claim 16, characterized in that a three-phase current can be generated by arranging several conductor tracks (7) in the generator part, but out of phase.
19. Maschine nach Anspruch 1, bei der der Permanentmagnet (2) auf einer ihn tragenden Platte angebracht und von einer weiteren Scheibe magnetisch kurzgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (42) an ihrem Umfang einen Kragen (47) aufweist.19. Machine according to claim 1, in which the permanent magnet (2) is mounted on a plate carrying it and is magnetically short-circuited by a further disk, characterized in that the plate (42) has a collar (47) on its circumference.
20. Maschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (47) den Permanentmagneten (2) an dessen Umfang, mindestens teilweise, umgreift. 20. Machine according to claim 19, characterized in that the collar (47), at least partially, encompasses the permanent magnet (2) on its circumference.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19823231966 DE3231966A1 (en) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | ELECTRIC MACHINE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO1984001062A1 true WO1984001062A1 (en) | 1984-03-15 |
Family
ID=6171885
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/DE1983/000145 WO1984001062A1 (en) | 1982-08-27 | 1983-08-22 | Electric machine |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0118471A1 (en) |
DE (1) | DE3231966A1 (en) |
WO (1) | WO1984001062A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2275371A (en) * | 1993-02-11 | 1994-08-24 | Westcombe International Limite | An electronically commutated electric motor |
US5892307A (en) * | 1995-03-07 | 1999-04-06 | Pavlovich; Lisseikine Viatcheslav | Brushless DC motor |
US8198776B2 (en) | 2007-08-28 | 2012-06-12 | Brusa Elektronik Ag | Current-energized synchronous motor, particularly for vehicle drives |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3526166C2 (en) * | 1984-07-23 | 1996-05-02 | Asahi Chemical Ind | Brushless electric motor and method of manufacturing a coil unit therefor |
DE3447979A1 (en) * | 1984-09-13 | 1986-03-20 | Erich 8500 Nürnberg Rabe | Electronically commutated DC machine and its use |
DE3433695C1 (en) | 1984-09-13 | 1992-04-23 | Erich 8500 Nürnberg Rabe | Electronically commutated DC machine and its use |
DE3447980A1 (en) * | 1984-09-13 | 1986-03-20 | Erich 8500 Nürnberg Rabe | Electronically commutated DC motor for driving rotating storage media |
CA1266877A (en) * | 1984-09-13 | 1990-03-20 | Erich Rabe | Electronically commutated dc machine and use thereof |
JPS61180560A (en) * | 1985-02-01 | 1986-08-13 | Kangiyou Denki Kiki Kk | Dc brushless micromotor |
DE19622699A1 (en) † | 1996-06-05 | 1997-12-11 | Krauss Maffei Ag | Control device and method for engines |
DE19920048A1 (en) * | 1999-04-23 | 2000-10-26 | Claus Rein | Electromechanical energy converter with a flat structure for applications requiring miniature motors or generators. |
DE10208564A1 (en) * | 2002-02-27 | 2003-09-11 | Joerg Bobzin | Rotary electrical machine air coil, has outer coil sides continued at both ends in essentially radial or radially projected course to axis-side and/or peripheral-side machine surface edge regions |
DE10208566A1 (en) * | 2002-02-27 | 2003-09-11 | Joerg Bobzin | Electric coil for electrical machine, has coils stacked in opposing directions in air gap direction with connected conductor ends on one side, and other ends forming overall coil ends |
DE202010013455U1 (en) | 2010-09-23 | 2010-12-02 | Ginzel, Lothar, Dipl.-Ing. | Electric machine |
DE202011001558U1 (en) | 2011-01-15 | 2011-03-17 | Ginzel, Lothar, Dipl.-Ing. | Electric machine |
DE202011001541U1 (en) | 2011-01-16 | 2011-03-31 | Ginzel, Lothar, Dipl.-Ing. | sliding door |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1249849A (en) * | 1959-10-02 | 1961-01-06 | Electronique & Automatisme Sa | Improvements to rotating electrical machines |
US3096455A (en) * | 1962-03-08 | 1963-07-02 | Basic Motor Developments Inc | Printed disc electrical machinery |
US3189808A (en) * | 1960-03-17 | 1965-06-15 | Printed Motors Inc | Synchronous electric rotary machine system |
FR1516085A (en) * | 1967-01-06 | 1968-03-08 | Improvements to DC motors without a collector, and some devices that use them | |
FR2149610A5 (en) * | 1971-08-13 | 1973-03-30 | Poubeau Pierre | |
FR2150971A1 (en) * | 1971-09-01 | 1973-04-13 | Papst Motoren Kg | |
US4167692A (en) * | 1976-11-01 | 1979-09-11 | Sony Corporation | Brush-less DC motor |
GB1572586A (en) * | 1978-03-22 | 1980-07-30 | Mfe Corp | Disc drive system |
FR2453527A1 (en) * | 1979-04-02 | 1980-10-31 | Computer Peripherie Tech | MOTOR MECHANISM COMPRISING A FLAT ARMATURE MOTOR |
-
1982
- 1982-08-27 DE DE19823231966 patent/DE3231966A1/en not_active Withdrawn
-
1983
- 1983-08-22 EP EP19830902640 patent/EP0118471A1/en not_active Withdrawn
- 1983-08-22 WO PCT/DE1983/000145 patent/WO1984001062A1/en unknown
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1249849A (en) * | 1959-10-02 | 1961-01-06 | Electronique & Automatisme Sa | Improvements to rotating electrical machines |
US3189808A (en) * | 1960-03-17 | 1965-06-15 | Printed Motors Inc | Synchronous electric rotary machine system |
US3096455A (en) * | 1962-03-08 | 1963-07-02 | Basic Motor Developments Inc | Printed disc electrical machinery |
FR1516085A (en) * | 1967-01-06 | 1968-03-08 | Improvements to DC motors without a collector, and some devices that use them | |
FR2149610A5 (en) * | 1971-08-13 | 1973-03-30 | Poubeau Pierre | |
FR2150971A1 (en) * | 1971-09-01 | 1973-04-13 | Papst Motoren Kg | |
US4167692A (en) * | 1976-11-01 | 1979-09-11 | Sony Corporation | Brush-less DC motor |
GB1572586A (en) * | 1978-03-22 | 1980-07-30 | Mfe Corp | Disc drive system |
FR2453527A1 (en) * | 1979-04-02 | 1980-10-31 | Computer Peripherie Tech | MOTOR MECHANISM COMPRISING A FLAT ARMATURE MOTOR |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Feinwerktechnik and Messtechnik, Volume 88, No. 4, June 1980, Munchen (DE) J. LINDNER: "Ein Elektronisch Kommutierter Scheibenlaufermotor mit Cobalt-Samarium-Magneten", pages 167-172, see page 167, left hand column, lines 9-13; page 167, right hand column, line 24 - page 168, left hand column, line 3; page 169, left column, line 22 - page 169, right hand column, line 4; page 171, right hand column, line 9 - page 172, left hand column, line 10; figures 1,6,11,12 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2275371A (en) * | 1993-02-11 | 1994-08-24 | Westcombe International Limite | An electronically commutated electric motor |
US5892307A (en) * | 1995-03-07 | 1999-04-06 | Pavlovich; Lisseikine Viatcheslav | Brushless DC motor |
US8198776B2 (en) | 2007-08-28 | 2012-06-12 | Brusa Elektronik Ag | Current-energized synchronous motor, particularly for vehicle drives |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3231966A1 (en) | 1984-03-01 |
EP0118471A1 (en) | 1984-09-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69214812T2 (en) | ELECTRICAL MACHINES | |
DE68921721T2 (en) | Electronically commutated motor and fixed armature with slotted teeth and with a slope between the grooves and the permanent magnetic field to weaken the pulsating torque. | |
EP0178380B1 (en) | Electronically commutated direct current machine and its use | |
EP0221228B1 (en) | Electric drive | |
DE2260069C2 (en) | ||
DE69309444T2 (en) | BRUSHLESS DC MOTOR / GENERATOR | |
WO1984001062A1 (en) | Electric machine | |
EP0526599A1 (en) | Electronically switched d.c. machine | |
DE8306650U1 (en) | Brushless DC motor | |
DE29816561U1 (en) | Double-sided brushless DC motor with non-ferrous core and axial magnetic field of the permanent magnet type | |
DE2831518A1 (en) | ELECTRIC MACHINE | |
DE102009057446B4 (en) | Electric machine | |
EP0243425B1 (en) | Current converter-fed synchronous machine with permanent magnet excitation | |
DE3013249C2 (en) | ||
DE3122049A1 (en) | DC external-rotor motor having no commutator | |
DE3933790C2 (en) | Electrical machine with a rotor and a stator | |
DE4041805C1 (en) | ||
DE3913501A1 (en) | COMMUTATORLESS, MAGNETICALLY CONTROLLED ELECTRIC MOTOR | |
DE10146123A1 (en) | Electronically commutated electric motor with coils parallel to the axis | |
DE19781789B4 (en) | Self-starting brushless electric motor | |
DE4306726A1 (en) | Reluctance motor | |
EP2016667A1 (en) | Brushless electric motor | |
DE3432372C2 (en) | Three-phase brushless DC motor | |
DE19858304C2 (en) | AC machine with transverse flow control, in particular two-pole transverse flow machine for high speed | |
DE2240717B2 (en) | Brushless DC motor with flat-type stator - uses Hall elements to detect magnetic flux condition and to control driving current |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
AK | Designated states |
Designated state(s): JP KP SU US |
|
AL | Designated countries for regional patents |
Designated state(s): AT BE CH DE FR GB LU NL SE |