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CN100341231C - 磁阻电动机 - Google Patents

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CN100341231C
CN100341231C CNB988097214A CN98809721A CN100341231C CN 100341231 C CN100341231 C CN 100341231C CN B988097214 A CNB988097214 A CN B988097214A CN 98809721 A CN98809721 A CN 98809721A CN 100341231 C CN100341231 C CN 100341231C
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magnetic conduction
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于尔根·林德纳
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Abstract

本发明涉及一种磁阻电动机，它的定子(1)有一个用来产生旋转磁场的三相电流定子绕组，它的转子(3)位于一个轴(2)上并主要由铁磁材料构成，转子(3)分成规定数量在圆周方向相互邻接的等圆周角角区(9)，优选地各有至少一对面对定子(3)的导磁区(10、11)的导磁特性在旋转磁场的主方向上不同。

Description

磁阻电动机
本发明涉及一种磁阻电动机，它的定子有一个用来产生旋转磁场的三相电流定子绕组，它的转子位于一个轴上并主要由铁磁材料构成，所述转子分成规定数量在圆周方向相互邻接的等圆周角角区，优选地各有至少一对面对定子的导磁区，其导磁特性在旋转磁场的主方向上不同。
作为独立加速同步电动机，磁阻电动机由在先技术所公知(例如，参照Lueger，Lexikon de Technik，vol.14，Lexikon der Finwerktechnik，315页)。常规磁阻电动机的定子与常规同步电动机或称感应电动机的定子没有区别，后者通常用三相电流操作，就象常规的磁阻电动机一样。所述三相电流定子绕组按照标准设计，从而每个线圈的中心平面分配为处在磁阻电动机的轴线上的三个相之一上。在常规的磁阻电动机中，就象同步或称感应电动机一样，可有极数P大于二和每极每相槽数Q大于一的绕组。
典型地，常规磁阻电动机的三相电流定子绕组做有4个极。
因此常规的磁阻电动机的转子分成4个等圆周角角区，它们在圆周方向相互邻接，有一对面对定子的导磁区，其导磁特性在旋转磁场的主方向上不同。在常规的磁阻电动机中，面对定子的导磁区对由导磁特性在旋转磁场的主方向上不同，埋入各90度的定子角区中，在转子为此角区的一半，因此是45度的角区。因为在一个转子中的旋转磁场的主方向总指向转子的径向，埋入转子中产生有不同磁阻从而有不同的导磁特性的导磁区。
通常，常规磁阻电动机的转子做成一个鼠笼式转子。因此，在常规的磁阻电动机中有二个转矩在起作用。作为因埋入在转子产生的绕组气隙的结果，在加速区中常规的磁阻电动机出现一个不同步的转矩，与感应电动机未受损的转子相比其特性变坏。在同步转速下，形成同步的所谓磁阻，或者说反应转矩，因为与旋转磁场同步转动的转子力图占据气隙中的磁能最小的位置。在电动机有载时，转子趋于保持在此位置，但它必须滞后一个小的空间角(负荷角)。最大转矩发生在每相90度的负荷角上并称为牵出转矩。相反地，从异步特性到同步的过渡突然发生，这就是同步化过程。是否动态拖入同步可能取决于静负荷转矩和要加速的惯量。
已指出常规的磁阻电动机以每分钟6000转的转速运转。因为多种应用明确地要求较低的转速，并且因为常规的磁阻电动机的转速只能通过增加极数P有限地降低，为了降低转速和/或增加转矩，一般采用机械变速器和/或电变频器。这些附加的功能组件一方面增加了低速常规磁阻电动机的生产成本，一方面不利地影响效率。
另一种保证低同步转速的方法也由在先技术公知(例如，参照Lueger，Lexikon de Technik，vol.14，Lexikon der Finwerktechnik，315页)。这种亚同步磁阻电动机单相运转，定子分成等圆周角的、在圆周方向相互邻接的若干角区，各有一对面对转子的导磁区，其导磁特性在旋转磁场的主方向上不同，所述定子上的角区的数量与转子上的角区数量相应。对于亚同步磁阻电动机，不同导磁特性的导磁区由定子中的埋入产生。如前已述，在亚同步磁阻电动机中转子上的角区数目与定子上的角区数目相同。角区数目PSL可任意选择而与定子绕组的极数无关。亚同步磁阻电动机转速是每分钟3000转。
亚同步磁阻电动机的用途非常有限，因为它必须起动到同步转速，并且只产生从0到最大的以两倍于主频率抖动的同步转矩。因此亚同步磁阻电动机的牵引转矩很小。
除了常规磁阻电动机和亚同步磁阻电动机之外，电子开关磁阻电动机由在先技术所公知(参照97年CD版大英百科全书，“能量转换”，“磁阻电动机”等。如名称所言，这种电子开关磁阻电动机靠电子开关的直流电工作。电子开关的直流电同时磁化定子中相互对立的低磁阻导磁区上的两个绕组，从而磁化铁磁极。因此，所述两个绕组的中心平面与转子相切，在电子开关磁阻电动机中，转子和定子中的角区数目不同，以产生一个在直流电流从一个绕组结向另一个绕组切换时施加到转子上的转矩。因为这种磁阻电动机的直流电流是电子切换的，理论上能以一切转速作用在转子上，当然，为此需要一个电子控制单元。但是，在公知的电子开关磁阻电动机中，问题在于只能传输相当小的转矩，因此，为达到要求的驱动转矩则需要附加变速装置。另外，在这些电动机中，低转速范围内常常发生转速波动，这是由转矩波动引起的，并且必须用昂贵的电子控制才能矫正。
鉴于上述在先技术，本发明旨在提出一种磁阻电动机，它在降速和动态牵入的可能性上有改进。
根据本发明的第一个方面，上述目的是通过下述定子和转子实现的，其中定子分成规定数量的具有相等圆周角的、在圆周方向相互邻接的角区，优选地各角区有至少一对面对转子的导磁区的导磁特性在旋转磁场的主方向上不同，并定子上的角区数与转子上的角区数相差一个极数的整倍数，优选地为三相电流定子绕组的极个数。
本发明第一方面所述的磁阻电动机的构形保证了相对于旋转磁场的转速而降低转子的转速，同时增加磁阻电动机的标称转矩。根据本发明的第一方面构成的磁阻电动机的同步转速由下式计算：
                nx＝f×120{[w2-w1]/[p×w2]}
这里
nx＝每分钟同步转速
f＝三相电流的频率
w1＝定子上的角区数
w2＝转子上的角区数
p＝三相电流定子绕组的极数
在例如转矩增加3到5倍时，本发明第一方面所述的磁阻电动机可轻易地达到1∶20或更大范围的降速比。本发明第一方面所述的磁阻电动机不用变速装置即可达到齿轮变速电动机的特性。它可以用小的结构尺寸传输大的转矩，高效运转，并且可以用低的生产成本制造。本发明第一方面所述的磁阻电动机有良好的同步特性，并且在直流电流磁化定子绕组时有高的静态保持力矩。
如上所述，与常规电动机相比，用本发明第一方面所述的磁阻电动机可以达到很高的转矩，而电动机的重量相对较小。高的转矩可以通过有总共三个不同“极数”结构的电动机达到，而现有的大数量磁极与磁导磁性耦连。就此，在许多情况下，可以不用机械减速器，因为此电动机即便在低速范围也能产生很高的转矩。本发明第一方面所述的磁阻电动机的另一个重要的优点是，与常规电动机比较，它有非常平稳的运转特性，而且在负荷和电压波动时不打滑。本发明第一方面所述的磁阻电动机可以按坐标运转，并靠市售变频器(即便没有反转)推动。在电动机加载或者卡塞时电动机电流仅有小的变化，因此，不论是过载还是卡塞都不会损坏电动机。
如果通过空气和定子和/或转子的铁磁材料交替形成不同导磁特性的导磁区，换言之，由定子及或转子的铁磁材料的“齿”组成低磁阻导磁区，和定子及或转子“齿”之间的气隙构成高磁阻导磁区，两者的生产成本以及产生不同导磁特性的导磁区的成本非常低。
如果低磁阻的导磁区由定子的铁磁材料形成，定子上的角区数与三相电流定子绕组的槽数道相同，可保证进一步降低生产成本。在这种情况下，低磁阻的导磁区可以直接由已经以某种方式存在于槽道间的低磁阻导磁区的延伸形成。
实际上已经表明，如果三相电流定子绕组优选为2或4个极，本发明第一方面所述的磁阻电动机有特别良好的额定转矩特性和同步特性。
而且，实践中发现，在定子和转子上的角区远大于三相电流定子绕组的极数时，优选地是至少5倍，本发明第一方面所述的磁阻电动机在额定转矩特性和同步特性均有改善。
如果在角区数目最大的部件上的不同导磁特性导磁区的宽度基本上一致，同时，其余一个部件上由铁磁材料形成的导磁区的宽度与角区数目最大的部件上的宽度相对应，对增加额定转矩更有利。
如果定子和转子各有至少另一层导磁区对，后者又交替地在旋转磁场主方向上有不同的导磁特性，并且定子和转子的导磁区对层交替地相互衔接，可以保证大大地提高本发明第一方面所述的磁阻电动机的额定转矩。这可以通过以下事实轻易地证实：本发明第一方面所述的磁阻电动机所述结构的磁力施于两倍个数的低磁阻导磁元件上。
如果一方面保证由定子或者转子的铁磁材料构成的、并且处在该定子或者转子的另外层之间的一个导磁区层的高大致为旋转磁场的主方向宽，和/或另一方面保证紧邻定子或者转子的回程元件的、并且由铁磁材料构成的定子或者转子大致有旋转磁场主方向宽的一半高，可以得到额定转矩与材料成本的最佳比例。
由于力图保持磁阻电动机的气隙中低磁能的力施加于转子的低磁阻导磁区，对于同样的尺寸，做成外转子是有利的，因为这时，由于加大了力臂比，外力则施加较高的转矩。
变通地，对于交替地通过空气和铁磁材料形成不同导磁特性的导磁区，还可以用位于定子或者转子上并且反向旋转磁场的主方向极化的永久磁铁形成不同导磁特性的导磁区。这种导磁区的构成在其它方面的几何设计相同，增加了本发明第一方面所述的磁阻电动机的额定转矩，但是同时提高了生产成本。
在定子或者转子上的、由反向旋转磁场主方向极化的永久磁铁形成不同导磁特性导磁区的、本发明第一方面所述的磁阻电动机，如果定子和转子上的角区数相差一个极对个数的整倍数，优选地为三相电流定子绕组的极对的个数，其额定转矩和同步特性最优。实际上，这意味着本发明第一方面所述的在定子或转子上有永久磁铁的四极磁阻电动机，在定子和转子上的角区数目差为二时，其性能最佳。由此区别，本发明第一方面所述的、定子和转了上的不同导磁特性导磁区由空气和铁磁材料形成的四极磁阻电动机是不便使用的。
用位于定子或者转子上并且反向旋转磁场的主方向极化的永久磁铁形成不同导磁特性的导磁区的、本发明第一方面所述的磁阻电动机，在最佳的额定转矩和材料成本比方面的表现也不同。在以此方式构成的磁阻电动机中，最佳的额定转矩和材料成本比是这样保证的：紧邻定子或者转子的回程元件的、与定子或者转子上反向旋转磁场的主方向极化的永久磁铁组成的导磁区相对齐的铁磁导磁区大致象旋转磁场主方向的宽那么高。
当前所述的单级变速器减速所能达到的减速比实际上有上限，因为，一方面定子和转子上的可选的角区大数量不易达到，另一方面额定转矩的大小也成问题。根据本发明的第一方面的另一种安排，通过在定子和转子之间在轴上浮支一个减速转子，通过在其面对定子的表面上分成在圆周方向相互邻接的规定数量的等圆周角角区，后者又优选地各有一对导磁区的导磁特性在旋转磁场的主方向上不同；通过在其面对转子的表面上分成在圆周方向相互邻接的规定数量的等圆周角角区，后者优选地各有一对导磁区的导磁特性在旋转磁场的主方向上不同，以及通过定子上的角区数与面对定子的减速转子表面上的角区数之差等于面对转子的减速转子表面上的角区数与转子的角区数之差，并且等于极数的整倍数，优选为三相电流定子绕组的极个数，可以得到更高的减速比。如上构成的减速转子保证了，尽管定子电流的频率高，磁阻电动机转动很慢且均匀。上述结构还保证了连接在轴上的转子的有效惯量很低。
根据本发明的第二个方面，上述目的通过包含导磁区和连接到轴上的连接件的转子，及浮支在此轴上的、用于回流旋转磁场磁力线的铁磁材料构成的导磁转子达到。本发明的第二个方面可以代替本发明的第一个方面，也可以与本发明的第一个方面结合完成。
根据本发明的第二个方面，通过分离容纳转矩和回流磁力线的功能，可以显著地降低转子的惯量。因此改进了磁阻电动机向同步运转的动态牵入。在稳态运转中，导磁转子采取接近转子的同步转速的速度，从而减少了涡流损失。
具体上说，因为做成内转子的转子具有很高的惯量，本发明的第二个方面优选地安排为，内转子做成一个空心筒，并且在内转子中有一个铁磁材料的导磁转子，后者做成一个实心圆柱并浮支在电动机轴上。
本发明所提出的对磁阻电动机的异步起动的改进由一个安排在铁磁材料凹槽中的、用于形成含有气隙的转子导磁区的鼠笼缓冲器条保证。与公知的感应电动机的常规鼠笼式转子相比，这个措施产生相似的效果。
为了减少涡流损失，铁磁材料构成的导磁区优选地用彼此绝缘的电工钢片构成。
本发明所提出的磁阻电动机运转和噪声方面的好效果是通过倾斜于转动方向的定子和/转子中的导磁区保证的。导磁区的这种倾斜保证了额定转矩的性能均匀。
尤其是在本发明所提出的磁阻电动机要求短结构长度时，定子和转子包括一个径向气隙是有利的，磁阻电动机由此做成一个盘形电动机。
最后，本发明所提出的磁阻电动机还有另一个优点，在轴上设有一个传感器，或者说解算器。一个控制单元利用这个传感器或者说解算器来控制一个变频器，从而防止本发明所提出的磁阻电动机产生负荷下同步损失，因此本发明所提出的磁阻电动机的效果与直流电动机的效果相类似。
具体上说，有多种可能性来构成和发展本发明所提出的磁阻电动机。为此一方面参考权利要求1的从属权利要求2到21，另一方面参考与附图相联系的优选实施的说明。
图1a)和图1b)所示为根据本发明的第一方面的磁阻电动机第一实施例的垂直于轴线及沿轴线的剖视图，
图2a)和图2b)所示为根据本发明的第一方面的磁阻电动机第二实施例的垂直于轴线及沿轴线的剖视图，
图3a)和图3b)所示为根据本发明的第一方面的磁阻电动机第三实施例的垂直于轴线及沿轴线的剖视图，
图4a)和图4b)所示为根据本发明的第一方面的磁阻电动机第四实施例的垂直于轴线及沿轴线的剖视图，
图5a)和图5b)所示为根据本发明的第一方面的磁阻电动机第五实施例的垂直于轴线及沿轴线的剖视图，
图6a)和图6b)所示为根据本发明的第一方面的磁阻电动机第六实施例的垂直于轴线及沿轴线的剖视图，
图7a)和图7b)所示为根据本发明的第二方面的磁阻电动机的第一实施例的垂直于轴线及沿轴线的剖视图，
图8所示为根据本发明的第一方面的磁阻电动机的第一实施例的转子垂直于轴线截面图，
图9所示为本发明所提出的磁阻电动机的导磁区放大截面，
图10所示为根据本发明的第一方面的磁阻电动机一个实施例的转子透视图，
图11a)和图11b)所示为根据本发明的第一方面的磁阻电动机第七实施例的垂直于轴线及沿轴线的剖视图，
图12a)和图12b)所示为根据本发明的第一方面的磁阻电动机第八实施例的垂直于轴线及沿轴线的剖视图。
图1所示为根据本发明的第一方面的磁阻电动机第一实施例。所示的第一实施例有一个定子1，它有一个用于产生旋转磁场的三相电流定子绕组；和一个位于轴2上由铁磁材料制成的转子。定子1的三相电流定子绕组为每极每相槽数q＝2的4极绕组，因此，在定子中有二十四个固定三相电流定子绕组的定子槽4。图1a)所示为剖开的三相电流定子绕组的各个线包5。反之，图1b)剖视出仅为三相电流定子绕组的线包架6。
如图1b)所示固定连接在定子1上的壳7中的轴2可旋转地经轴承8枢转支承。
除了角区的数目之外，图1a)所示的转子3的式样在大体上与在先技术公知的常规磁阻电动机的转子式样相同。具有等圆周角的、在圆周方向相互邻接的二十八个角区9的转子3具有一对面对定子1的导磁区10、11，后者的导磁特性沿旋转磁场的主方向是不同的。这里应当指出，如果转子3的铁磁材料尽可能地软磁质，就是说，矫顽埸强尽可能地低，根据本发明的第一方面的磁阻电动机是优越的，因为与常规的磁阻电动机的导磁区不同的磁区10是规则插入的。较高的矫顽埸强会导致转子3中较大的涡流损失。
根据本发明的第一方面，具有等圆周角的、在圆周方向相互邻接的二十八个角区的转子，就像转子3一样，具有一对面对转子3的导磁区13、14，其导磁特性沿旋转磁场的主方向是不同的。
如图1b)所示，转子3上的导磁区10、11，就像定子1的导磁区13、14那样，在定子1和转子3的整个轴线长度上延伸。
理论上，定子1上的导磁区13、14及或转子3上的导磁区10、11，可不在定子1和转子3的整个轴线长度上延伸。在理论上还可以构想，转子3的角区9和定子1的角区12不全都有成对的导磁特性在旋转磁场的主方向不同的导磁区。这个对于图1所示的根据本发明的第一方面的磁阻电动机第一实施例的理论上可能的改变，只会导致性能变差。
在图1所示的根据本发明的第一方面的磁阻电动机第一实施例中，低磁阻导磁区10、13由定子1和转子3的冲制铁磁材料构成。另外，同样可以构想，加入定子1的低磁阻特殊导磁区13。这也可以改造现有的定子，而用于根据本发明的第一方面的磁阻电动机。用图1所示的根据本发明的第一方面的磁阻电动机第一实施例的定子的低磁阻铁磁材料冲制导磁区13是特别可行的，因为定子1的角区数量与三相电流定子绕组的槽道4的数量是相等的。
在图1所示的第一实施例中，定子1和转子3的角区9、12数量都远大于三相电流定子绕组的数量，作为有最大数量的角区9的部件，转子3的导磁区10、11的宽基本一致，而且，由作为其余部件的定子1上的铁磁材料构成的导磁区宽度，与作为有最大数量角区9的部件的转子3上的宽度基本一致。这样，图1所示的第一实施例在额定负载转矩和同步特性方面做得最理想。根据本发明的第一方面的上述实施例只是不完全或根本不为图2所示的第二实施例所满足。然而图2所示的第二实施例易于实施。
在图2中，与图1中标以同样的标号的部件有相同的作用，以下各图也是一样。
在图2所示的第二实施例中，三相电流定子绕组做成为每极每相槽数Q＝4的2极绕组，可以轻易地看出，转子3上的角区9数等于八，而定子1上的角区12数等于六。因此，第二实施例的减速比是1∶4，相反，第一实施例的减速比是1∶14。
图2根据本发明的第一方面的磁阻电动机第二实施例特别适用于改造现有的电动机，因为，出于其尺寸原因，铁磁材料构成的导磁区13可以特别容易地固定在现有的定子1中。
因为在第一实施例和第二实施例两者中，转子3上的角区9的数目都大于定子1上的角区12的数目，两者中转子3都在旋转磁场方向上转动。相反的情况下，如图3所示转子3上的角区9的数目小于定子1上的角区12的数目，转子3逆着旋转磁场方向转动。
图3所示的第三实施例的三相电流定子绕组与图1所示的第一实施例的三相电流定子绕组相同。容易看出，第三实施例的转子3有二十个角区9，而第三实施例的定子1有二十四个角区12。因此，减速比是1∶10绕组，转子3逆着旋转磁场方向转动。
另外，在图3所示的第三实施例中，定子1和转子3各有另一个导磁区对层15和16，具有交替地沿旋转磁场的主方向上有差别的导磁特性，这些层交替地衔接。因此，在图3所示的第三实施例中，定子1和转子3的每个角区12、19中，都有两对导磁特性在不同半径上沿旋转磁场的主方向不同的导磁区，因此，由于因附加空气隙而衰减的所述磁场施加在铁磁材料转子3的导磁区10上的力，几乎加倍地施加，根据本发明第一实施例的磁阻电动机的额定负载转矩通过所述的措施明显地增加了。
图3b)中所示为一个定子1的层15连接到壳7上的构想。图3b)中所示为一个转子3的层16连接到轴2上的类似构想。在图1b)中最终还表现层15、16在定子1和转子3的全长上延伸。
根据得到的转矩与材料成本的最佳比例的实验发现，由铁磁材料构成的并且位于定子1和转子3的另外两层之间的导磁区10、13高几乎与沿旋转磁场的主方向的宽一样。这里直接位于定子1和转子3上的导磁区10、11、13、14统称为层。对于紧邻定子1或转子3的回归元件并且类似的由铁磁材料构成的定子1和转子3的这些导磁区13、10，在图3所示的第三实施例中，保持它们的高大致是旋转磁场的主方向的宽的一半。把此比例用在对于紧邻定子1或转子3的回归元件的导磁区13、10上，使额定负载转矩与材料成本达到最佳。
如前所述，由于磁力作用在含有铁磁材料的导磁区上，因此把转子做成外转子以提高额定转矩是个好主意。如图4所示根据本发明的第一方面的磁阻电动机第四实施例，把转子3做成一个外转子。
图4所示的第四实施例中，定子1有一个公知的4极三相电流定子绕组，每极每相槽数Q＝2，如本发明所提出，导磁区13包括槽道4之间的铁磁材料。另外，定子1有两个另外的导磁区对层15、17。在第四实施例中，转子3含有两个导磁区对层16、18。因此，在此第四实施例中，转子3没有旋转磁场的回归元件。回归元件仅由定子1形成。从而转子3的惯量降低了；这改善了根据本发明的第一方面的磁阻电动机的动态牵入同步。
根据本发明的第一方面的磁阻电动机的第四实施例的减速比是1∶14，这与第一实施例的传输比相等。它来自定子1和转子3的角区12、9的同样相一致的数量。
图4b)所示转子3在轴上可能会怎样地固定。这里，轴2经附加轴承19、20相对于定子1枢转安装。
在图5所示的根据本发明的第一方面的磁阻电动机第五实施例中，与以上所述的实施例不同，定子1具有不同导磁特性的导磁区13、14含有对向旋转磁场的主方向极化的永久磁铁。永久磁铁的对极在图5a)中用不同的阴影和指出磁力线的方向并在不同方向上走行的箭头表示。
对于以此方式制造的磁阻电动机，定子1和转子3中的角区12、9的差数等于三相电流定子绕组的磁极对的整倍数时，优选地是，就是极个数时，可保证最佳运转。图示的第五实施例中定子1含有每极每相槽数Q＝3的4极三相电流定子绕组。这时定子1上的角区12数是9，而转子3上的角区9的总数是11。因此，图5所示的第五实施例在定子1和转子3上的角区12、9的差数的方面是最佳的，因为此差数等于极个数，此处为2。根据所给的公式，图5所示的第五实施例的减速比是1∶11。
图5a)清楚地表明，紧邻转子3的回归元件的、含有铁磁材料的导磁区10大致高度和沿旋转磁场的主方向宽一样。实践中发现，这样的含有铁磁材料的、对向的含有永磁材料的导磁区高/宽比代表了最佳的额定负载转矩与材料成本之比。
在第五实施例中的永久磁铁形成的导磁区的优点在于，在同样的定子周长下，它保证了较高的额定负载转矩，并且同时可能较易于改造使用常规的同步或者说感应电动机的定子。
图6所示为根据本发明的第一方面的磁阻电动机第六实施例，其中，减速转子浮支在轴2上并位于定子1和转子3之间。在此实施例中，转子3有二十八个角区9，定子1有二十四个角区12，面对定子1的减速转子21的表面有二十八个角区22，而面对转子3的减速转子21的表面有二十二个角区23。因此定子1的角区12与面对定子1的减速转子21的表面上的角区22的数目差和面对转子3的减速转子21的表面上的角区23与转子3的角区9的数目差以及三相电流定子绕组的极数相符。
图6b)示出减速转子21经附加的轴承浮支在轴2上的可能方式。安排两个减速转子以达到极高的减速比也是可行的。
图7所示为根据本发明的第二方面的磁阻电动机的一个实施例，其中同时完成根据本发明的第一方面。根据本发明的第二方面，此实施例的转子3做成内转子，含有导磁区10、11，和圆柱形套26，作为连接到轴2上的连接元件。同时根据根据本发明的第二方面，在轴2上有一个铁磁材料的导磁转子27，用于回归旋转磁场的磁力线。导磁转子27做成一个实心圆柱。图7b)示做成空心圆柱的转子3在旋转上的强耦连和导磁转子27在轴2上浮支承。此情况下，导磁转子27经附加的轴承28、29支承在轴2上。
图7中所示的根据本发明的第二方面的磁阻电动机的实施例的其余结构，在三相电流定子绕组和定子1和转子3上的角区12、9的数量方面相当于图1所示的第一实施例。因此，减速比也是一致的。图7和图1所示的实施例之间差别仅在于降低转子3的惯量，改善转子3的动态同步牵入。
图8所示为转子3的实施例经垂直轴2纵轴线的截面图，截面在其用于形成转子3的含气导磁区11的铁磁材料的凹槽中上半部，此截面示出位于转子3上的鼠笼缓冲器绕组条30。在图8的下半部示出短路环31，它通常位于转子3的轴向端部来短路鼠笼缓冲器绕组条30。因为鼠笼缓冲器绕组条30的磁阻比铁磁材料导磁区10的磁阻大得多，在同步运转中，本发明所提出的磁阻电动机的工作几乎不受所示的鼠笼缓冲器绕组安排的损害。
不论具体实施例是什么，图9所示为由铁磁材料、相互绝缘的电工钢片迭成的导磁区10、13。为了降低涡流损失，电工钢片22的接触面在旋转磁场的主方向上。
图10所示为导磁区10、11倾斜于旋转方向走行的转子3的一个实施例。
图11所示为根据本发明的第一方面的磁阻电动机第七实施例，其中，定子1和转子3包括一个径向气隙。这个实施例为所谓的盘形电动机。
图11所示的盘形电动机三相电流定子绕组有4极，每极每相槽数Q＝2，如图11a)的上半部所示。因此从图的上半部可见，定子1上的角区12的数是二十四。从图11a)的下半部所示的转子3的局部图上还可见，定子3上的角区9的数是二十。因此，图11所示的第七实施例的减速比是1∶10。
图11所示为根据本发明的第一方面的磁阻电动机第七实施例，转子3由总共四个层16、18、33、34构成，因此不算三相电流定子绕组，定子1有四个层15、17、35、36。除了对称地加倍之外，第七实施例的层数和结构与第四实施例相当。
图12所示为根据本发明的第一方面的磁阻电动机第八实施例，在其结构方面首先与图3所示的第三实施完全相同。与第三实施相比，只是在第八实施例上增加了一个位于轴2和壳7之间的传感器，或者说解算器37。这个传感器，或者说解算器37使得能够由转子和旋转磁场之间的相位移确定磁阻电动机的负荷。根据已知的负荷，图中未示的一个控制器确定旋转磁场所需要的频率改变，这个改变由图中同样未示的变频器保证。用适当的驱动，这样一个根据本发明的第一方面的磁阻电动机的特性与一个直流电动的效果相当。

Claims (25)

1.一种磁阻电动机，它的定子(1)有一个用来产生旋转磁场的三相电流定子绕组，该三相电流定子绕组具有大于二的极数和大于一的每极每相槽数，它的转子(3)位于一个轴(2)上并主要由铁磁材料构成，转子(3)具有规定数量在圆周方向相互邻接的等圆周角角区(9)，各至少有一对面对定子(3)的导磁区(10、11)，后者的导磁特性在旋转磁场的主方向上不同，其特征在于，定子(1)分成规定数量圆周方向相互邻接的等圆周角角区(9)，各至少有一对面对转子(3)的导磁区(13、14)，后者的导磁特性在旋转磁场的主方向上不同，并且定子(1)上的角区(12)的数目与转子(3)上的角区(9)的数目相差一个三相电流定子绕组极数的整数倍。
2.权利要求1所述的磁阻电动机，其特征在于，定子(1)上的角区(12)的数目与转子(3)上的角区(9)的数目相差数目为极个数。
3.权利要求1所述的磁阻电动机，其特征在于，不同导磁特性的导磁区(10、11、13、14)通过空气和定子(1)和/或转子(3)的铁磁材料交替形成。
4.权利要求2所述的磁阻电动机，其特征在于，定子(1)的角区(12)数与三相电流定子绕组的槽道(4)数相同。
5.权利要求1所述的磁阻电动机，其特征在于，三相电流定子绕组做有2或4个极。
6.权利要求1所述的磁阻电动机，其特征在于，定子(1)和转子(3)上的角区(12、9)的数目大于三相电流定子绕组的极数。
7.权利要求6所述的磁阻电动机，其特征在于，定子(1)和转子(3)上的角区(12、9)的数目是三相电流定子绕组的极数的至少5倍。
8.权利要求1所述的磁阻电动机，其特征在于，角区(12、9)数目最大的部件(1、3)上不同导磁特性的导磁区(10、11、13、14)的宽度基本上一致，并且，其余部件(3、1)上由铁磁材料形成的导磁区(10、11、13、14)的宽度与角区(12、9)数目最大的部件(1、3)上的导磁区的宽度相等。
9.权利要求1所述的磁阻电动机，其特征在于，定子(1)和转子(3)各有至少一个导磁区对(13、14、10、11)的另外的层(15、16)，所述导磁区对交替地在旋转磁场主方向上有不同的导磁特性，并且定子(1)和/或转子(3)的层(15、16)交替地相互衔接。
10.权利要求9所述的磁阻电动机，其特征在于，定子(1)或者转子(3)由铁磁材料构成的并且处在该定子(1)或者转子(3)的另外的层之间的一个层(15、16)导磁区(10、11、13、14)宽度为沿旋转磁场主方向的宽度。
11.权利要求1所述的磁阻电动机，其特征在于，紧邻定子(1)和/或者转子(3)的回程元件的并且由铁磁材料构成的定子(1)和/或者转子(3)导磁区(13、10)有沿旋转磁场主方向宽的一半高。
12.权利要求1所述的磁阻电动机，其特征在于，转子(3)做成一个外转子。
13.权利要求1所述的磁阻电动机，其特征在于，用位于定子(1)或者转子(3)上并且朝向旋转磁场的主方向极化的永久磁铁形成不同导磁特性的导磁区(10、11、13、14)。
14.权利要求13所述的磁阻电动机，其特征在于，定子(1)上的角区数(12)与转子(3)上的角区数(9)相差一个三相电流定子绕组极数对的整倍数。
15.权利要求14所述的磁阻电动机，其特征在于，定子(1)上的角区数(12)与转子(3)上的角区数(9)相差数目为极个数。
16.权利要求13或14所述的磁阻电动机，其特征在于，紧邻定子(1)或者转子(3)的回程元件的、与定子(1)或者转子(3)上的、反向旋转磁场主方向极化的永久磁铁组成的导磁区(13、14)相对齐的铁磁导磁区(10、11)象旋转磁场主方向的宽那么高。
17.权利要求1所述的磁阻电动机，其特征在于，浮支在轴上的一个减速转子(21)位于定子(1)和转子(3)之间，在其面对定子(1)的表面上分成规定数量在圆周方向上相互邻接的等圆周角角区(22)，它们优选地各有一对导磁区的导磁特性在旋转磁场的主方向上不同，在减速转子(21)面对转子(3)的表面上分成规定数量的在圆周方向上相互邻接的等圆周角角区(23)，它们优选地各有一对导磁区的导磁特性在旋转磁场的主方向上不同，并且定子(1)上的角区(12)数与面对定子(1)的减速转子(21)表面上的角区(22)数的差和面对转子(3)的减速转子(21)表面上的角区数(23)与转子上的角区(9)数的差相同，并且是三相电流定子绕组极数的整倍数。
18.权利要求17所述的磁阻电动机，其特征在于，定子(1)上的角区(12)数与面对定子(1)的减速转子(21)表面上的角区(22)数的差和面对转子(3)的减速转子(21)表面上的角区数(23)与转子上的角区(9)数的差都是极个数。
19.权利要求1所述的磁阻电动机，其特征在于，转子(3)包含导磁区(10、11)和连接到轴(2)上的连接件，并且还有一个浮支在此轴(2)上的、用于回流旋转磁场磁力线的铁磁材料构成的导磁转子(27)。
20.权利要求19所述的磁阻电动机，其特征在于，转子(3)做成一个内转子，其中内转子做成一个空心筒，内转子中有一个铁磁材料的导磁转子(27)，后者做成一个实心圆柱并浮支在电动机轴上。
21.权利要求1所述的磁阻电动机，其特征在于，鼠笼缓冲器绕组条(30)安排在铁磁材料的凹槽中，从而形成转子(3)含有气隙的导磁区(11)。
22.权利要求1所述的磁阻电动机，其特征在于，铁磁材料构成的导磁区(10、13)用彼此绝缘的电工钢片(32)构成。
23.权利要求1所述的磁阻电动机，其特征在于，定子(1)和/或转子(3)中的导磁区(13、14、10、11))倾斜于转动方向。
24.权利要求1所述的磁阻电动机，其特征在于，定子(1)和转子(3)包括一个径向气隙。
25.权利要求1所述的磁阻电动机，其特征在于，轴(2)上有一个传感器，或者说解算器(37)。
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