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DE2503650A1 - Synchronmaschine - Google Patents

Synchronmaschine

Info

Publication number
DE2503650A1
DE2503650A1 DE19752503650 DE2503650A DE2503650A1 DE 2503650 A1 DE2503650 A1 DE 2503650A1 DE 19752503650 DE19752503650 DE 19752503650 DE 2503650 A DE2503650 A DE 2503650A DE 2503650 A1 DE2503650 A1 DE 2503650A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pole pieces
synchronous machine
pole
annular
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19752503650
Other languages
English (en)
Inventor
Eric Whiteley
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Canada Co
Original Assignee
General Electric Canada Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Canada Co filed Critical General Electric Canada Co
Publication of DE2503650A1 publication Critical patent/DE2503650A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/46Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronmaschine gemäß dem Oberbegriff des
Hauptanspruchs.
Gegenstand der Erfindung sind synchrone dynamo-elektrische Maschinen mit relativ zueinander drehbaren scheibenförmigen Bauelementen, einschließlich einer Wechselstromwicklung und einer Mehrzahl von Permanentmagnet-Polen.
Wesentliche Merkmale der erfindungsgemäßen Synchronmaschine sind darin zu
sehen, daß diese zumindest zwei relativ zueinander drehbare scheibenartige
Bauelementen aufweist. Eines dieser Bauelemente enthält eine ringförmige
Reihe von in Abständen angebrachten Permanentmagnet-Polstücken, die magnetisch in Achsenrichtung ausgerichtet sind, wobei die Polstirnflächen in einer ringförmigen Oberfläche liegen. Diese Magnete erzeugen ein konstantes Magnetfeld, in dem Nord- und Südpole abwechseln, das in Wechselwirkung mit einem magnetischen Wechselfeld steht, das von einer Wechselstromwicklung erzeugt wird. Die
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Wechselstromwicklung besteht aus einer Mehrzahl von Spulen, die einander überlappend in einem flachen, ringförmigen Muster angeordnet und durch ein harzartiges Material .verbunden sind. Hierdurch erhält man eine scheibenförmige Wicklungsstruktur, welche einen ringscheibenartigen Bereich aufweist, der die Spulenseiten enthält, sowie einen inneren Ringbereich und einen äußeren Ringbereich, welche die Spulenendköpfe enthalten. 0ie Wicklungsstruktur wird von dem anderen Bauelement gehaltert, wobei die eine Seite des ringscheibenartigen Bereichs neben die Stirnflächen der PoIstucke zu liegen kommt. Die Maschine enthält desweiteren eine magnetische Einrichtung auf dem einen Bauelement, die magnetisch mit den Polstücken verbunden ist, sowie eine weitere magnetische Einrichtung, die auf der anderen Seite des ringscheibenartigen Bereichs der Wieklungsstruktur angebracht ist und die magnetisch mit der Wicklung in Wechselwirkung steht, wobei die beiden magnetischen Einrichtungen Kraftlinienwege für die Pols tu cke' und die Wi eklungs struktur schaffen. .
Im folgenden sollen anhand der beiliegenden Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht von einer erfindungsgemäßen Synchronmaschine.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansieht von einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Synchronmaschine.
Fig. 3 zeigt eine Ansicht des in dem Stator der Maschine von Fig. 1 verwendeten Magnetkerns.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht von einer scheibenförmigen Wicklungsstruktur, die sich für eine Verwendung in den erfindungsgemäßen Synchronmaschinen eignet.
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht von einer Permanentmagnet-Anordnung, die sich für eine Verwendung in den erfindungsgemäßen Synchronmaschinen eignet.
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Die in Fig. 1 dargestellte Synchronmaschine 10 enthält einen Rotor 11, der drehbar im Inneren.eines Statorgehäuses 12 gehaltert ist. Der Rotor besteht aus einer Welle 13, einer auf der Welle gehalterten Nabe 14 und einem scheibenförmigen Teil 15, das an der Nabe mittels einer Anzahl von Schrauben 16 befestigt ist. Das scheibenförmige Teil 15 bildet einen Teil von einer später noch im einzelnen beschriebenen Konstruktion zur Erzeugung eines Permanentmagnet-Felds. Zwei Kugellager 17 und 18 haltern den-Rotor drehbar um eine Achse 20, wobei die inneren Laufbahnen der Kugellager, an der Welle 13 befestigt sind, während die äußeren Laufbahnen in einer Lagerpfanne 19 aufgenommen sind.
Das Gehäuse 12 besteht aus zwei schüsseiförmigen Teilen 21 und 22, die an ihren Rändern mit einer Einrichtung 23 versehen sind, welche eine Ausrichtung derselben ermöglicht. Die schüsseiförmigen Teile 21 und 22 werden durch eine. Anzahl von Zugstangen 24, beispielsweise mittels Schrauben,, zusammengehalten. Das schüsseiförmige Teil 21 enthält die Lagerpfanne 19 sowie eine Anzahl von außen angebrachten Lamellen 25 für eine Wärmeabfuhr. Das Teil 22 enthält ent-? sprechende Lamellen 26. : ■
Ein ringförmiger schichtartig aufgebauter Magnetkern 27 ist an der inneren Oberfläche des Teiles 22 von dem Gehäuse und koaxial zur Achse 2O befestigt. Dieser Kern kann aus einem Streifen 28 aus magnetischem Stahl bestehen, der gleichmäßig breit ist und spiralförmig zu einer kompakten ringförmigen Spule gewickelt ist, wie sie Fig. 3 zeigt. Eine Kante des Streifens bildet eine ebene Oberfläche 29, die an einer ebenen Oberfläche des schüsseiförmigen Teils 22 anliegt. Der Kern kann an diesem Teil des Gehäuses festgeschweißf oder auf irgendeine andere Weise befestigt sein, wie beispielsweise mittels einer Klebeverbindung, die durch ein Epoxydharz-hergestellt-wird. 'Der-Kern- enthält eine weitere ebene Oberfläche 30, die senkrecht zur Achse 2O verläuft.
Eine scheibenförmige Wicklungsstruktur 31 weist einen ringscheibenförmigen Bereich 32 sowie einen inneren Ringbereich 33 und einen äußeren Ringbereich 34 auf. Die scheibenförmige Wicklungsstruktur 31 wird von dem Kern gehaltert.
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wobei der flache, ringscheibenförmige Bereich 32 an der Oberfläche 3O des Kerns anliegt, während die Ringbereiche 33 und 34 über die gekrümmte Außenfläche des Kerns vorstehen. Die freiliegende Seite 35 des ringscheibenförmigen Bereiches liefert eine glatte Oberfläche, die senkrecht zur Achse 2O verläuft. Die Wicklungsstruktur 31 kann an dem Kern 27 mittels einer filmartigen Schicht aus einem Epoxydharz befestigt werden, die zwischen der Wicklungsstruktur und dem Kern eingebracht ist. Die Wicklungsstruktur besteht im wesentlichen aus einer ringförmigen Anordnung von einander überlappenden und miteinander verbundenen bzw. verklebten Spulen, die so aneinander angeschlossen sind, daß sie als Wechselstromwicklung wirken. Die Spulen sind zu einer einheitlichen scheibenförmigen Struktur durch ein Bindemittel, wie beispielsweise ein Epoxydharz , zusammengefaßt .
In Fig. 4 ist eine scheibenförmige Wick lungs struktur 36 von einer Bauart dargestellt, wie sie sich für eine Verwendung bei der in Fig. 2 dargestellten Maschine eignet. Diese Wicklungsstruktur läßt sich jedoch in einfacher Weise so anpassen, daß sie auch in der in Fig. 1 dargestellten Maschine verwendet werden kann. Die spezielle, in Fig. 4 dargestellte Wicklungsstruktur 36 enthält symmetrische Ringbereiche 38 und 39, im Gegensatz zu den asymmetrischen Ringbereichen 33 und 34 von Fig. 1. Ansonsten sind die beiden Wicklungsstrukturen hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktion dieselben. Die Wicklungsstruktur 36 besteht im wesentlichen aus einer Vielzahl von Mehrfachwindungen aufweisenden Spulen 40, die in einer ebenen kreisförmigen Anordnug ausgelegt sind, wobei die Spulenseiten 41 die Spulenseiten 42 überlagern, während die äußeren und die inneren Endköpfe 43 und 44 jeweils ineinander geschachtelt sind. Die Spulen sind als solche identisch oder zumindest nahezu identisch, soweit dies herstellungsmäßig möglich ist, wobei ihre Gestalt derart gewählt ist, daß sie mit einer minimalen Kupfennenge auskommen und sich trotzdem gut in eine kompakte Wicklung einpassen. Fig. 4 veLqt. die Gestalt und die Schichtung der Spulen, wie man sie während des Wicklungsvprgangs erhält. Sobald die Spulen in der Wicklung angeordnet sind, werden ihre Seiten zusammengepreßt, so daß eine vorgeschriebene bzw. bestimmte Spulenseitendicke erhalten wird. Die ge-
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samte Wicklung wird anschließend in einem harzartigen Material 45 eingeschlossen, beispielsweise in einem Epoxydharz, das zwischen die Leiter hineinfließt. Das Harz kann mit Glasfasern in ausgewählten Bereichen zwecks Verbesserung der abgeschlossenen Struktur verstärkt werden. Das sich ergebende Produkt ist eine scheibenförmige Wiclclungsstruktur aus elektrischen Leitern., die. mittels eines harzartigen Materials verbunden bzw. zusammengeklebt.sind. Diese Struktur ist ausreichend steif und fest, um sich in der Maschine von Fig. 2 bei Betriebsbedingungen selbst zu tragen. Wenn sie jedoch, wie in Fig. 1 dargestellt, an einem Statorkern befestigt ist, genügt es, wenn sie etwas weniger widerstandsfähig ist. Die durch das Harz verbundene.Wicklungsstruktur hat die Gestalt eines ringscheibenförmigen Bereichs 37, der zwischen vergrößerten inneren und äußeren Ringbereichen 38 und 39 angebracht ist, wobei die drei Bereiche koaxial zueinander verlaufen. Der ringscheibenartige Bereich 37 ist relativ dünn. Er enthält die Spulenseiten,41 und 42 der Spulen 40, wobei die Spulenseiten in radialer Richtung verlaufen und einen Winkel 46 einschließen, der annähernd einem Polschritt entspricht. Der Polschritt ist hierbei der Winkel bzw. der Bogen zwischen zwei benachbarten Polen der Maschine, wie er in Fig. 5 durch das Bezugszeichen 47 angedeutet ist. Die Spulenköpfe 43 an den divergierenden Enden der Spulenseiten sind in dem äußeren Ringbereich 39 angeordnet, während die Spulenköpfe 44 an den konvergierenden Enden der Spulenseiten in den inneren Ringbereich 38 zu liegen kommen. Diese Wicklungsstruktur ist im einzelnen in der kanadischen Patentanmeldung Nr. 188 535 vom 19.12.1973 beschrieben.
Das scheibenförmige Teil 15 des Rotors 11 besteht aus einem gut magnet is ί erbaren Material, wie beispielsweise Weicheisen. Man erkennt aus den Fig. 1 und 5, daß es-ein ringförmiges-Glied-48 enthält,_das. mit sechs, gegenüber der Scheibenebene in Richtung auf die Wicklungsstruktur versetzten Vorsprüngen 49 versehen ist. Die Vorsprünge 49 weisen gleiche Abstände voneinander auf, wie dies in Fig. 5 für den Abstand 50 gezeigt ist. Die Vorsprünge 49 befinden sich desweiteren in gleichen Abständen von der Achse. Sie tragen ferner ebene äußere Oberflächen 51, die in einer senkrecht zur Achse 20 verlaufenden Ebene liegen. Der Rotor ist an jedem Vorsprung 49 mit einem Permanentmagnet 52 versehen. Je-
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der Permanentmagnet besteht aus einem relativ dünnen Teil mit zwei ebenen und zueinander parallelen Oberflächen 53 und 54, von denen die Oberfläche an der Oberfläche 51 der Vorsprünge anliegt, während die andere Oberfläche 54 eine Polstirnfläche bildet. Die Polstirnflächen 54 liegen in einer Ebene, die senkrecht zur Achse 20 verläuft, in einem axialen Abstand von der Oberfläche 35 der Wicklungsstruktur, so daß ein enger Spalt 55 zwischen ihnen und der Wicklungsstruktur verbleibt. Die Magnete können an der Rotorkonstruktion mittels einer filmartigen Schicht eines Klebstoffs befestigt sein, die zwischen den Oberflächen 51 und 53 eingebracht ist, beispielsweise mittels eines Films aus einem Epoxydharz oder einer Niedertemperätur-Löt- bzw. -Hartlötlegierung. Man erkennt aus Fig. 5, daß jeder Magnet und seine Halterung von vorne gesehen als ein Ringsektor erscheinen. Zur Erzielung einer guten Maschinenleistung müssen die Permanentmagnete 52 von einer Art sein, die in der Lage ist, ein starkes Magnetfeld in einem relativ breiten, nicht magnetischen Spalt zu erzeugen, d. h. in dem Spalt, der von den Polstirnflächen 54 bis zu der Oberfläche 3O des Kernes reicht, wobei dieser Spalt den Luftspalt 55 und den ringscheibenförmigen Bereich 32 der Wicklunqsstruktur enthält. Desweiteren muß dieses Material die Entmagnetisierung aushalten, die in diesem Spalt von dem magnetischen Wechselfeld erzeugt wird, das von der Wechselstromwicklung ausgeht. Die Kobalt-seltene-Erden-Magnete erfüllen diese Anforderungen. Bestimmte Keramikmagnete, z. B. Ferrite, eignen sich ebenfalls für einige Anwendungen. In sehr kleinen Maschinen dürfte jeöer Permanentmagnet 52 aus einem einzigen Stück bestehen. Bei größeren Maschiner kann jeder der Permanentmagnete 52 ein Mosaik von Einheits-Permanentmagneten sein, wie sie in der kanadischen Patentanmeldung 181 935 vom 24.9.1973 beschrieben sind. Die Permanentmagnete 52 sind magnetisch im wesentlichen parallel zur Achse 20 ausgerichtet, wobei ihre Polstirnflächen 54, wie in Fig. 5 gezeigt, alternierend Nordpole und Südpole bilden. Die Permanentmagnet«» können direkt auf einer flachen Scheibe montiert sein oder wenn sie - wie -\n Fig. 5 gezeigt - sehr dünn sind, auf Abstandshaltern, wie beispielsweise den Vorsprüngen 49. Da die Kobalt-seltene-Erden-Verbindungen teuer sind, versucht man, die Menge des in einem Magnet verwendeten Materials so klein wie möglich zu halten, indem man den Magnet so dünn wie möglich macht. Die Vor-
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Sprünge 49 sowie die darauf befindlichen Magnete wirken auch als Ventilatorflügel, um ein Kühlmedium in radialer Richtung nach außen zwischen der Wicklungsstruktur und dem Rotor während des Betriebs der Maschine zu treiben, wobei das Kühlmedium auf der anderen Seite des Rotors und durch die Bohrungen 56 in dem ringförmigen Glied 48 zurückfließt.
In der vorstehend beschriebenen Synchronmaschine werden die folgenden Kraftlinienwege mit niedriger Reluktanz für die Permanentmagnet-Pole geschaffen: Erste Kraftlinienwege, die von dem ringförmigen Glied 48 des Rotors hergestellt werden, sowie zweite Kraftlinienwege auf der anderen Seite der als Wechselstromwicklung dienenden scheibenförmigen Wicklungsstruktur 31, die von dem geschichteten Kern 27 gebildet werden. Der magnetische Kreis enthält auch den Spalt mit hoher Reluktanz, der sich von den Polstirnflächen zu der Oberfläche 30 des Kerns erstreckt und in dem der Fluß der Permanentmagnete in Wechselwirkung mit den Leitern der Wicklung tritt. Wenn die Synchronmaschine als Generator betrieben wird, führt diese Wechselwirkung zwischen dem Fluß und den Leitern der Wicklung zur Erzeugung einer alternierenden elektromotorischen Kraft, die in der Wicklung induziert wird. Wenn dagegen die Wicklung mit einer geeigneten Wechselstromquelle verbunden ist, arbeitet die Synchronmaschine als Synchronmotor. Die Art der für den Betrieb des Synchronmotors benötigten Wechselspannung ist im wesentlichen die gleiche wie diejenige, d.e man für den Betrieb eines herkömmlichen Synchronmotors benötigt.
Die in den Fig. 1 mit 5 dargestellten Maschinen können auch mit einer Dämpferwicklung 57 versehen sein, wie dies bei Synchronmaschinen üblich ist, wobei die Dämpferwicklung in beiden Fällen dem gleichen Zweck dient. Falls die Maschine als Motor verwendet wird, eignet sich die Dämpferwicklung, um den Motor auf die Geschwindigkeit des Synchronbetriebs zu bringen, d. h. sie bewirkt, daß der Motor nach Art eines Asynchronmotors anläuft. Das ringförmige Glied 48 dient in gewissem Maße als Dämpferwicklung für Anlauf zwecke, wobei es ausreichen kann, um ein Anlaufen bei leichter Belastung durchzuführen. Bei einem Anlaufen mit schwerer Belastung wird man jedoch im Normalfalle, eine tatsächliche Dämpferwicklung benötigen. Die mit dem Bezugszeichen 57
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in den Fig. 1, 2 und 5 dargestellte Dämpferwicklung ist in Form einer leitenden Hülse ausgebildet, welche jeden einzelnen der Vorsprünge auf der Rotorscheibe umgibt.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausbildungsform der in Fig. 1 dargestellten Synchronmaschine. Diese Maschine enthält einen Rotor 58, einen Stator 59 sowie eine als Wechselstromwicklung dienende Wicklungsstruktur 60. Der Rotor 58 enthält zwei scheibenförmige Teile 61 und 62, die an einer Welle 63 befestigt'sein können. Es ist umgekehrt auch möglich, daß 'jedes der scheibenartigen Teile eine eigene Welle enthält, so daß die Maschine praktisch zwei Rotoren aufweist. Das scheibenförmige Teil 61 ist mit einer Mehrzahl von Polstücken 64 versehen, die in axialer Richtung entsprechenden Polstücken 65 auf dem scheibenartigen Teil 62 gegenüberstehen. Jedes Polstück 64 enthält einen Permanentmagnet 66 oder ein Mosaik aus Einheits-Permanentmagneten, die eine ebene Polstirnfläche 68 bilden. Jedes der Polstücke 65 enthält seinerseits einen Permanentmagnet 67 oder ein Mosaik aus Einheits-Permanentmagneten, welche eine ebene Polstirnfläche 69 bilden. Die Polstirnflächen 68 und 69 liegen einander direkt gegenüber, wobei ein Abstand zwischen ihnen besteht. Die beiden Konstruktionen zur Erzeugung eines Permanentmagnet-Felds sind im wesentlichen die gleichen wie die entsprechende Konstruktion von Fig. 1. Die Polaritäten der Polstücke 64 und 65 sind zueinander komplementär. Die scheibenförmigen Teile 61 und 62 schließen die Kraftlinienwege, da sie aus einem magnetisierbaren Material, wie beispielsweise Weicheisen, gefertigt sind.
Die Wicklungsstruktur 60 hat im wesentlichen den in Fig. 4 dargestellten Aufbau. Sie wird von dem Stator derart gehaltert, daß sich ihr ringscheibenartiger Bereich 70 zwischen den entsprechenden-Polstirnflachen £8 und 69 und im Abstand von diesen befindet. Ein Ringbereich 71 an dem Rand der Wicklungsstruktur ist zwischen den Teilen 72 und 73 des Statorgehäuses mittels einer Anzahl von Zugstangen 74 festgeklemmt. Die Zugstangen halten daher die Wicklungsstruktur und die Teile des Statorgehäuses zusammen, wobei die Gesamtanordnung steif genug ist, um die Wicklungsstruktur während des Betriebs der Maschine in ihrer Lage zu halten.
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— Q —
Im Falle der in Fig. 1 dargestellten Maschine bildet das ringförmige Glied $8 eine magnetische Einrichtung, die magnetisch mit den Polstücken gekoppelt ist, während der Kern 27 eine weitere magnetische Einrichtung bildet, so daß Kraftlinienwege für die Permanentmagnete und die Wicklung geschaffen werden. Im Falle der in Fig. 2 dargestellten Maschine ist der Kern 27 durch ein weiteres Bauelement ersetzt, das wie das ringförmige Glied 48 ausgebildet ist, wobei dieses nunmehr als die weitere magnetische Einrichtung dient, d. h. als eine Einrichtung zur Festlegung eines Stromlinienwegs, wobei es gleichzeitig zu dem Permanentmagnet-Feld beiträgt.
Bei der beschriebenen scheibenförmigen Wicklungsstruktur liegen die Oberflächen des ringscheibenförmigen Bereichs in parallelen Ebenen. Dies ist jedoch nicht notwendig. Es ist auch möglich, daß eine dieser beiden Oberflächen oder beide die Form eines flachen Konus bzw. Kegels aufweisen. Darüber hinaus muß der ringscheibenförmige Bereich der Wicklungsstruktur nicht gleichmäßig dick sein. So kann sie beispielsweise an dem inneren Ringbereich dicker sein als an dem äußeren Ringbereich. Bei dieser Gestaltung entsprechen selbstverständlich die Stirnflächen der Permanentmagnet-PoJ.e der Oberfläche der Wicklungsstruktur, und zwar derart, daß man in dem nicht magnetischen Spalt den erwünschten Flußverlauf erhält. Wie im Falle herkömmlicher Synchronmaschinen hängt die Anzahl der verwendeten Pole in der Maschine von der Größe und der Geschwindigkeit der Maschine ab, so daß beispielsweise anstelle der sechs in Fig. 5 dargestellten Pole auch eine andere Anzahl von Polen verwendet werden kann.
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Claims (10)

Patentansprüche
1. !Synchronmaschine mit in axialer Richtung verlaufendem Spalt, gekennzeichnet durch ein Paar von Bauelementen (11, 31; 58, 60), die relativ zueinander um eine gemeinsame Achse (2O) drehbar sind, eine Mehrzahl von Permanentmagnet-Polstücken (49, 52; 64), die auf dem einen Bauelement (11, 58) magnetisch in axialer Richtung ausgerichtet angebracht sind, wobei die Polstücke in Abständen voneinander in kreisförmiger Anordnung um eine Achse angebracht sind, die mit der gemeinsamen Achse (20) zusammenfällt, und wobei in den Polstücken alternierend Polstirnflächen (54; 68), welche Nord- und Südpole bilden, in einer ringförmigen Fläche liegen (Fig. 5), durch eine ringförmige Anordnung von einander überlappenden Spulen (4O),. die mittels eines Bindemittels so untereinander verbunden sind, daß eine einheitliche scheibenförmige Wicklungsstruktur (31; 36) entsteht, die einen ringscheibenförmigen Bereich (32) aufweist, der die Spulenseiten (41, 42) enthält, sowie einen inneren Ringbereich (33) und einen äußeren Ringbereich (34), die die Spulenendköpfe enthalten, wobei bei jeder der Spulen (40) die Spulenseiten (41, 42) allgemein radial verlaufen und einen Winkel (46) einschließen, der annähernd einem Polschritt (47) entspricht, und wobei die Spulen so miteinander verbunden sind, daß sie eine Wechselstromwicklung bilden, durch eine Einrichtung zor Halterung der Wicklungsstruktur (31, 36) auf dem anderen Bauelement, so daß die Achse der Wicklungsstruktur mit der gemeinsamen Achse (20) zusammenfällt und eine Seite (35) des ringscheibenartigen Bereichs (32) in axialer Richtung in einem Abstand von den Polstirnflächen angeordnet ist, durch eine erste magnetische Einrichtung (48; 61) an dem einen Bauelement, die magnetisch mit den Polstükken gekoppelt ist, sowie durch eine zweite magnetische Einrichtung (27; 62), die auf der anderen Seite des ringscheibenartigen Bereichs (32) der Wicklungsstruktur angebracht ist und magnetisch mit der Wicklungsstruktur gekoppelt ist, wobei die erste -und die zweite magnetische Einrichtung Kraftlinienwege für die Polstücke und die Wicklung liefern.
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-ii-
2. Synchronmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Bauelement der Rotor der Maschine ist und daß das andere Bauelement ein Teil des Stators der Maschine ist.
3. Synchronmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor ein scheibenartiges Teil (15) aus einem magnetischen Material ist und daß die Polstücke an diesem Teil (15) befestigt sind, das die Kraftlinienwege der ersten magnetischen Einrichtung liefert.
4. Synchronmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite magnetische Einrichtung einen ringförmigen Kern (27) enthält, der mit einer ebenen Fläche (30) an der anderen Seite des ringscheibenförmigen Bereichs (32) anliegt, daß eine Einrichtung zur Befestigung der Wicklungsstruktur (31) an dem Kern (27) sowie eine weitere Einrichtung zur Befestigung des Kerns (27) an dem anderen Bauelement (22) vorgesehen ist.
5. Synchronmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Kern (27) einen Streifen aus einem magnetischen Stahl mit gleichmäßiger Breite enthält, der zu einer kompakten Spirale gewickelt ist.
6. Synchronmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite magnetische Einrichtung einen scheibenförmigen Rotor aus einem magneti-, sehen Material enthält, der um die gemeinsame Achse (20) drehbar ist, daß eine weitere Mehrzahl von Permanentmagnet-Polstücken (65), die in Anzahl und Ausbildung den Polstücken (64) entsprechen, an dem scheibenförmigen Rotor befestigt ist, und daß die Stirnflächen (69) der weiteren Polstücke (65) neben der anderen Seite des ringscheibenförmigen Bereichs (70) und in axialer Richtung den in der ringförmigen Fläche liegenden Polstirnflächen (68) gegenüberliegend angeordnet sind, wobei die Polstücke (65) in axialer Richtung magnetisch ausgerichtet sind, um Polstücke (64) zu unterstützen.
7. Synchronmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (58) zwei in axialer Richtung im Abstand voneinander angeordnete scheibenförmige
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Teile (61, 62) aus einem magnetischen Material enthält, daß eine 'gleiche Anzahl von gleichartigen Polstücken (64, 65) auf jedem der scheibenartigen Teile (61, 62) angebracht ist, wobei diese in axialer Richtung so ausgerichtet sind, daß der magnetische Fluß verstärkt wird, daß die Polstücke (64) des einen Teils (61) mit ihren Stirnflächen (68) den Stirnflächen (69) der Polstücke (65) auf dem andren Teil (62) in axialer Richtung gesehen im Abstand gegenüber liegen und daß die Einrichtung (71) für die Halterung der Wicklungsstruktur (6O) so ausgebildet ist, daß der ringscheibenartige Bereich (7O) der Wicklungsstruktur in dem in axialer Richtung verlaufenden Spalt zwischen den Polstirnflächen und in Abstand von diesen gehalten ist.
8. Synchronmaschine nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Polstücke eine magnetische Struktur enthält, die eine flache Oberfläche trägt, und daß eine Mehrzahl von flachen Einheits-Magneten (66, 67) Kante an Kante liegend mit einer ihrer Seiten auf dieser Oberfläche aufgebracht und an dieser befestigt ist, wobei die Einheits-Magnete eine gleichmäßige Dicke aufweisen und mit gleicher Polarität orientiert sind, während ihre andere Seite die Polstirnfläche bildet.
9. Synchronmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden scheibenförmigen Rotoren auf einer gemeinsamen Welle (63) gehaltert sind, so daß sie sich gemeinsam miteinander drehen.
10. Synchronmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden scheibenförmigen Rotoren auf getrennten Wellen befestigt sind, so daß sie sich unabhängig voneinander drehen.
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DE19752503650 1974-04-04 1975-01-29 Synchronmaschine Pending DE2503650A1 (de)

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