SE516499C2 - Självstartande borstlös elektrisk motor - Google Patents

Description

25 30 35 516- 499 '125 3 _2..

I en exemplifierande utföringsform, visad i W092/12567, är den första motordelen en stator försedd med en enfaslindning, medan den andra motordelen är en cylindrisk rotor. Statorn har en enda polrad med fyra identiskt lika, utpräglade ferro- magnetiska poler, reluktanspoler, som är jämnt åtskilda i om- kretsled, och två diametralt motsatta permanentmagnetpoler.

Lindningen omfattar två lindningsspolar, som var och en är an- ordnad kring en polenhet bestående av en permanentmagnetpol och två ferromagnetiska poler, en på vardera sidan om perma- nentmagnetpolen. Statorn har sålunda två diametralt motsatta polenheter som hör samman med var sin av spolarna.

På rotorn finns en enda polrad med fyra identiskt lika ferro- magnetiska poler, som är jämnt åtskilda i omkretsled. Varje sådan pol har en huvudpolkropp och en hjälppoldel, som skju- ter ut i omkretsled från huvudpolkroppen och sträcker sig en- dast över en del av huvudpolkroppens axiella bredd. På rotorn finns följaktligen fyra polenheter, var och en bestående av en enda pol, som är magnetiskt asymmetrisk i omkretsled. I förening med permanentmagnetpolerna sörjer den ensriktade magnetiska asymmetrin för självstart hos motorn i en enda, bestämd rotationsriktning, så att det ej är möjligt att om- kasta startrotationsriktningen genom att kasta om strömmen till lindningen.

När motorn är igång hïir lindningen omväxlande strömsatt och strömlös. Under lindningens strömsatta perioder vrider sta- torpolerna, på grund av den magnetiska attraktion de utövar på rotorpolerna, rotorn över en bråkdel av ett helt varv till ett läge, fortsättningsvis benämnt indraget eller attraherat läge, i vilket rotorpolerna är magnetiskt centrerade på hu- vudpolkroppen hos respektive magnetiserade ferromagnetiska poler på statorn.

När lindningen görs strömlös bortfaller den attraktion som de ferromagnetiska statorpolerna utövar på rotorpolerna, så att permanentmagneterna tillåts, genom den attraktion de utövar 10 15 20 25 30 35 516 '499 _3- på de närliggande hjälppoldelarna, vrida rotorn ytterligare en bråkdel av ett helt varv till ett läge i vilket de ferro- magnetiska rotorpolerna är vinkelförskjutna från det indragna eller attraherade läget. Under nästa strömsatta period hos lindningen kommer statorns reluktanspoler att på nytt vrida rotorn ytterligare en bråkdel av ett fullt varv från detta förskjutna läge, som kan betecknas som startläge, till ett nytt indraget eller attraherat läge.

I andra utföringsformer av den kända motorn är polenheterna på statorn eller på rotorn olika polenheterna i den ovan be- skrivna utföringsformen. Exempelvis omfattar rotorpolraden i en i W092/12567 visad alternativ utföringsform ett stort an- tal radiellt magnetiserade permanentmagnetpoler med omväxlan- de polaritet, varvid varje permanentmagnetpol utgör en pol- enhet. I dessa och andra utföringsformer av den kända motorn har samtliga polenheter på statorn en poltyp, exempelvis en reluktanspol eller en permanentmagnetpol, gemensam. Detsamma gäller även polenheterna på rotorn.

Det allmänna ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla förbättringar vid elektriska motorer av den ovan beskrivna typen. Ett mer specifikt ändamål är att till- handahålla en elektrisk motor av den ovan beskrivna typen som ger ett mer likformigt vridmoment än de kända motorerna och sålunda är i stånd att gå jämnt vid låga hastigheter och dri- va laster som kräver ett stort startmoment.

Dessa och andra specifika ändamål, som kommer att framgå av den härefter följande beskrivningen, uppnås genom att motorn utförs i enlighet med patentkraven.

För enkelhetens skull begränsas den härefter följande be- skrivningen av uppfinningen till roterande maskiner där den motordel som uppbär lindningssystemet är stationär och be- tecknas som stator, medan den andra motordelen betecknas som rotor och är lagrad för rotation inuti statorn. Polerna på statorn och polerna på rotorn är anordnade i ringformiga, 10 15 20 25 30 35 - ø o a un 516 '499 _4- koncentriska polrader och åtskilda av ett cylindriskt luft- gap. Som lätt inses behöver emellertid motordelarnas relativ- rörelse inte vara en rotationsrörelse, utan den kan vara en linjär eller kroklinjig relativrörelse. En kombinerad relativ rotations- och linjärrörelse omfattas likaså av uppfinningen.

Vidare kan den motordel som uppbär lindningen, således sta- torn, vara placerad inuti den andra delen, rotorn, och luft- gapet behöver ej vara cylindriskt utan kan vara exempelvis bågformigt i tvärsnitt eller koniskt.

För att beskrivningen lättare skall förstås kommer vissa av de begrepp och termer som används här att förklaras och dis- kuteras i allmänna ordalag innan en utförligare beskrivning av exemplifierande utföringsformer lämnas.

Motorn enligt uppfinningen har reluktanspoler på statorn el- ler rotorn eller båda. Benämningen reluktanspol sådan den an- vänds här är synonym med benämningen ferromagnetisk utpräglad pol.

Reluktanspoler anordnade på statorn kan vara anordnade med eller utan samhörighet med radiellt magnetiserade permanent- magnetpoler.

Vidare har motorn enligt uppfinningen i huvudsak radiellt magnetiserade permanentmagnetpoler på statorn eller rotorn eller båda. I några av de föredragna utföringsformerna är statorn försedd med både permanentmagnetpoler och reluktans- poler, medan rotorn har antingen enbart permanentmagnetpoler eller enbart reluktanspoler. Det bör dock observeras att ut- föringsformer där även rotorn är försedd med både reluktans- poler och permanentmagnetpoler också omfattas av uppfinning- en.

Varje pol på statorn ingår i det som här benämns polenhet.

Statorn och rotorn omfattar ett flertal åtskilda polenheter, som var och en kan omfatta en enda pol eller ett flertal lika eller olika poler. Oberoende av polenheternas art eller sam- 10 15 20 25 30 35 _5'_ mansättning är en given poltyp, en reluktanspol eller en per- manentmagnetpol, gemensam för alla polenheterna på statorn.

Varje polenhet på statorn hör samman med en separat spole i en av faslindningarna i ett flerfasigt lindningssystem. Varje spole omger eller är på annat sätt verksamt kopplad till den med densamma sammanhörande polenheten på sådant sätt, att ett magnetiskt flöde, som magnetiskt sammanlänkar statorn och ro- torn över luftgapet, alstras i polenhetens pol eller poler när lindningen strömsätts. Om polenheten innefattar en perma- nentmagnetpol, kan detta elektromagnetiska;flöde motverka el- ler utöka det permanentmagnetiska flödet, allt efter flödenas riktningar.

Olika spolar, eller olika spolgrupper, ingående i en och sam- ma faslindning kan vara elektriskt hopkopplade och bilda en enda krets. Alternativt kan spolar som ingår i en och samma faslindning strömsättas medelst olika men synkroniserade elektroniska kraftförsörjningsmoduler. En spole som ström- sätts med ström av växlande polaritet kan alltid ersättas med en delad spole vars spolsektioner strömsätts med unipolära strömpulser men är magnetiskt orienterade åt motsatta håll.

Driften hos varje polenhet kan betraktas som omfattande ar- betscykler som upprepas ett givet antal gånger för varje ro- tationsvarv hos rotorn. När rotorn roterar mycket långsamt, såsom.under igångsätthing från stillastående, omfattar ar- betscykeln hos en polenhet ett avsnitt i vilket den tillhö- rande spolen är strömförande och ett avsnitt i vilket spolen är strömlös.

Såsom också är välkänt i och för sig vid de kända motorerna uppvisar polraderna hos motorn enligt uppfinningen en magne- tisk asymmetri i åtminstone en och företrädesvis flera av polenheterna på statorn eller rotorn eller båda.

I förening med verkan hos permanentmagnetpolen eller -polerna ger denna asymmetri enkelriktad självstart hos motorn enligt noen n o 516 499 n» 10 15 20 25 30 35 o o u n un o u 516499 _6- uppfinningen även när endast en av lindningsfaserna är ström- satt.

Ytterligare en fördel som vinns med polenhetsasymmetrin är att den utvidgar det rotorvinkelintervall inom vilket ett po- sitivt vridmoment utövas på rotorn av en permanentmagnet el- ler av en strömsatt faslindning och därigenom ger upphov till eller utvidgar överlappsintervaller mellan vridmomentkurvor för olika faser, vilket ger en avgjort jämnare momentutveck- ling än vid en jämförbar motor utan polenhetsasymmetrier (dvs. en motor som inte nödvändigtvis är självstartande).

Den magnetiska asymmetrin kan uppnås på flera sätt inom ramen för uppfinningen och de medföljande patentkraven, och några av dem kommer att förklaras nedan.

Liksom vid de kända motorerna syftar den magnetiska asymmet- rin till att inbygga preferensstartriktningen i motorn, men den magnetiska asymmetrin i motorer enligt föreliggande upp- finning tjänar också andra ändamål.

I grunden ligger ett ytterligare ändamål med den magnetiska asymmetrin sådan denna används i föreliggande uppfinning i att förlänga vad som här benämns indragningssträckan. Detta är den sträcka över vilken en pol, en permanentmagnetpol eller en magnetiserad reluktanspol, på en av motordelarna förmår attrahera en pbl på den andra motordelen tillräckligt mycket för att åstadkomma att de två polerna dras mot varand- ra från ett första stabilt läge, såsom det indragna läget, till nästa stabila läge, såsom startläget, i vilket de är magnetiskt centrerade eller på linje med varandra och följ- aktligen ingen magnetisk dragkraft i riktningen för relativ- rörelsen föreligger mellan polerna (endast en magnetisk drag- kraft i en mot den nämnda riktningen vinkelrät riktning).

Under denna indragningsrörelse bör permeansen mellan de två polerna eller med andra ord det mellan desamma gående magne- tiska flödet (givet att den magnetomotoriska kraften är kons- 10 15 20 25 30 35 516 499 _7- tant) öka stadigt till ett maximivärde som föreligger när po- lerna är magnetiskt centrerade. En förlängning av indragnings- sträckan kräver sålunda en sänkning av medelvärdet av flödes- ändringshastigheten över indragningssträckan.

En sådan sänkning kan åstadkommas genom magnetisk asymmetri, exempelvis genom att åtminstone en pol förses med en extra poldel som sträcker sig i den relativa preferensstartrikt- ningen, så att polen kommer att uppvisa en huvudpoldel och en hjälppoldel som bestämmer preferensstartriktningen.

I startläget och det indragna läget sträcker sig hjälppolde- len åtminstone till en punkt i närheten av nästa pol (sett i den relativa preferensstartriktningen) på den andra motorde- len, och den kan rent av något överlappa den polen. Ett över- lappande parti av hjälppoldelen får emellertid ej föra lika mycket flöde per längdenhets överlappning (mätt i omkretsled) som överlappande partier av huvudpoldelarna.

Utifrån ett antagande att i en som exempel vald rotationsmo- tor både framkanterna och bakkanterna på såväl statorpolerna som rotorpolerna sträcker sig axiellt, skulle existensen av magnetisk asymmetri hos en statorpol i de flesta fall i prin- cip kunna fastställas på följande sätt. Motorns rotor ersätts med en homogen ferromagnetisk cylinder med samma diameter som rotorn, och flödestätheten i luftgapet mäts längs en axiellt gående linje på cylinöerytan medan cylindern vrids för att förflytta linjen i preferensrotationsriktningen förbi polen.

En graf som visar den uppmätta flödestätheten (tagen som ett genomsnitt över linjens längd) som funktion av linjens vinkel- läge i förhållande till polen skulle stiga mer eller mindre jämnt eller i mer eller mindre distinkta steg från en punkt nära noll vid polens framkant till ett i stort sett konstant värde under polens huvudavsnitt och sedan falla brant vid bak- kanten. Om polen istället vore magnetiskt symmetrisk, skulle grafen vara symmetrisk och påminna om en Gauss-kurva. o o n o o. 10 15 20 25 30 35 '516 499 _8- Med lämpliga modifikationer är den ovan beskrivna principen tillämpbar även i andra fall, exempelvis vid fastställande av magnetisk asymmetri hos en rotorpol eller en pol vars fram- kant och bakkant ej sträcker sig axiellt. I exempelvis ett fall där polens ändar är snedställda så att de sträcker sig längs en skruvlinje kan observationen utföras så, att mät- ningen av flödestätheten sker längs en på motsvarande sätt snedställd linje.

Ifråga om permanentmagnetpoler med likformiga radiella dimen- sioner och likformig radiell magnetisk polarisation kan mag- netisk polasymmetri vara en följd av polformen. Exempelvis kan polens framkant och bakkant ha olika längd i motorns axialriktning. En liknande effekt kan även uppnås genom att poler inpräntas magnetiskt med en motsvarande form i en ring av permanentmagnetiskt material med likformig tjocklek. I detta fall har formen på permanentmagnetringen inget att göra med det magnetiska mönstret eller den "magnetiska formen".

Magnetisk polasymmetri kan också uppnås genom att en perma- nentmagnetpol utförs med olika radiella dimensioner vid fram- kanten resp. bakkanten (dvs. genom att luftgapet vid polen ges en storlek som varierar i riktningen för motordelarnas relativa rörelse) men ges en likformigt kraftig magnetisering över hela sin volym.

Flera metoder kan nathrligtvis användas samtidigt för att ge permanentmagnetpolerna magnetisk asymmetri.

Det finns också flera sätt att uppnå magnetisk asymmetri för utpräglade ferromagnetiska poler, reluktanspolerna. Ett sätt är att anordna den mot luftgapet vända ytan på en sådan pol asymmetriskt med avseende på dess utsträckning i motorns axialriktning, varvid hela polytan kan ligga på samma radi- ella avstånd från rotationsaxellinjen.

Ett annat sätt är att göra reluktanspolens projektionsyta (den mot luftgapet vända ytan) symmetrisk men variera dess 10 15 20 25 30 35 ~ o o n on 516' 499 _9- radiella avstånd från rotationsaxellinjen, dvs. variera luft- gapets storlek utmed polytan, stegvis eller steglöst, i för- hållande till en tänkt (cylindrisk) yta på den andra motor- delen.

Ett tredje sätt är att variera den magnetiska mättningsflö- destätheten längs polytan. Detta kan uppnås med användning av olika magnetiska material för olika delar av den utpräglade polen, eller det kan uppnås genom variering av fyllnadsfak- torn hos de laminerade ferromagnetiska polerna eller exempel- vis med stansade urtag under den verkliga polytan (så att den verkliga polytan ter sig homogen) eller genom variering av det radiella måttet på en hjälppoldel på sådant sätt, att denna del får en form påminnande om formen på en böjd fågel- näbb.

Flera sätt att uppnå magnetisk asymmetri kan naturligtvis an- vändas samtidigt. Valet av hur asymmetri uppnås är vanligen avhängigt av en avvägning mellan tillverkningskostnaderna för själva motorn och kostnaden för matningselektroniken, efter- som valet av asymmetrityp kan påverka storleken på de kraft- elektroniska switchelement som ingår i matningselektroniken.

Såsom kommer att framgå kan magnetisk asymmetri i motorer en- ligt uppfinningen känneteckna inte endast en individuell pol i en polenhet som ärjanknuten till en gemensam lindningsspole på sådant sätt, att alla polerna i polenheten utsätts för det magnetfält som alstras vid strömsättning av spolen. Den kan också känneteckna polenheten och då inte endast på grund av magnetisk asymmetri hos en eller flera individuella poler utan även på grund av en asymmetrisk placering av en indivi- duell pol i en polenhet eller på rotorn.

En pol i en polenhet på statorn är asymmetriskt placerad om en rotorpol förflyttas en sträcka som är längre eller kortare än en halv rotorpoldelning när den förflyttas mellan ett läge vari den är magnetiskt centrerad på den statorpolen och nästa närliggande läge vari någon pol på rotorn är magnetiskt cent- 10 15 20 25 30 35 u o u v vn ø-ø an; o n na . u v r u | v 1 c n Q v o 0 l . v un 0 0 o u o o u nu an. .nu nu nu u nu n u u o u a -0 a Q 0 n 0 0 4 po nu nu a ecco rerad på en statorpol av en annan poltyp eller, ifråga om en stator med enbart permanentmagneter, en pol med annan polari- tet.

Med andra ord är exempelvis en permanentmagnetpol på statorn asymmetriskt placerad i förhållande till en reluktanspol i samma eller en annan polenhet om en rotorpol överfar en sträcka som är längre eller kortare än en halv rotorpoldel- ning när rotorn förflyttas mellan ett läge vari en rotorpol är magnetiskt centrerad på den permanentmagnetpolen, dvs. be- finner sig i startläget, till närmast följande eller närmast föregående läge vari en rotorpol - som kan vara vilken rotor- pol som helst - befinner sig i ett indraget läge.

På motsvarande sätt kan magnetisk asymmetri beroende på asym- metrisk placering av polerna föreligga även på rotorn. Exem- pelvis kan i en polrad på en rotor med permanentmagnetpoler av omväxlande polaritet permanentmagnetpolerna med nordpol vara förskjutna åt ena hållet från ett mittläge mellan perma- nentmagnetpolerna med sydpol, varvid alla likbenämnda poler är i huvudsak jämnt åtskilda.

Det bör observeras att i föreliggande uppfinnings sammanhang kan en polenhet (polgrupp) omfatta en enda pol eller ett flertal poler sammanhörande med en magnetiseringsspole.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hänvisning till de bifogade ritningarna, som schematiskt visar ett antal som exempel tagna utföringsformer.

Fig. 1A är en tvärsnittsvy som visar en motor enligt en förs- ta utföringsform av uppfinningen; Fig. 1B är en utbredd vy som schematiskt visar relativlägena för polerna på statorn och polerna på rotorn, varvid samtliga poler betraktas inifrån luftgapet mellan statorn och rotorn; »_ uu oo 10 15 20 25 30 35 516 '499 _11- Fig. 1C är en tvärsnittsvy motsvarande fig. 1A och visar flö- deslinjemönstret; Fig. 1D är en förenklad axiell snittvy av motorn tagen längs linjen lD-1D i fig. 1; Fig. 1E är ett kopplingsschema för ett elektroniskt kraftför- sörjningsaggregat för motorn i fig. 1; Fig. 1F-1G visar karakteristiska kurvor för motorn i fig. 1 och en motsvarande känd motor; x Fig. 2A och 2B är vyer motsvarande fig. 1A och 1B och visar en motor enligt en andra utföringsform av uppfinningen; Fig. 3A och 3B är vyer motsvarande fig. lA och 1B och visar en motor enligt en tredje utföringsform av uppfinningen; Fig. 4A och 4B är vyer motsvarande fig. 1A och lB och visar en motor enligt en fjärde utföringsform av uppfinningen; Fig. 5A och SB är vyer motsvarande fig. 1A och 1B och visar en motor enligt en femte utföringsform av uppfinningen; Fig. 6A och 6B är vyer motsvarande fig. 1A och lB och visar en flerfasmotor enligt en sjätte utföringsform av uppfinning- en; Y Fig. 7A och 7B är delvyer och visar en modifierad form på statorreluktanspolerna i motorn i fig. 1A-1D.

I alla de på ritningarna visade utföringsformerna är motorn enligt uppfinningen en rotationsmotor i vilken den första motordelen, nämligen den motordel som är försedd med lind- ningssystemet, är en stator inuti vilken den andra motorde- len, rotorn, uppbärs för rotation i lager som är anordnade på statorn eller andra stationära delar. Som lätt inses kan upp- finningen också realiseras i rotationsmotorer där den första 10 15 20 25 30 35 ø o ~ . oo 516'499 motordelen är placerad inuti den andra motordelen och i moto- rer där relativrörelsen hos den första motordelen och den andra motordelen är linjär eller både roterande och linjär, varvid i det senare fallet både den första och den andra mo- tordelens poler är anordnade utmed skruvlinjeformiga pol- rader. Ifråga om rotationsmotorer kan polytorna på den första och den andra motordelens polytor vara anordnade på cylind- riska eller koniska ytor eller, ifråga om axialflödesmotorer, ringformiga ytor som är anordnade i tvärplan. Vidare är det möjligt för den första motordelen att sträcka sig över endast en del av den andra motordelens omkrets, se fig. 4 i wo 92/12567. f' På ritningarna är polariteten hos de radiellt magnetiserade permanentmagnetpolerna genomgående markerad med en pilspets som är riktad mot magnetens nordpolssida.

I samtliga utföringsformer på ritningarna är vidare asymmet- rin hos stator- och/eller rotorpolerna riktad på sådant sätt, att preferensstartriktningen för rotorn är moturs.

Den ferromagnetiska laminerade statorn 11 i den i fig. 1A-1D visade motorn är försedd med fyra identiskt lika polenheter 12U, 12V, som är likformigt åtskilda utmed en ringformig pol- rad S (fig. 1B) på sådant sätt, att det finns två diametralt motsatta polenheter l2U och två diametralt motsatta polenhe- ter 12V. Varje polenhet l2U, 12V omfattar ett par utpräglade ferromagnetiska poler, även benämnda reluktanspoler 13, som är åtskilda utmed polraden, och en permanentmagnetpol 14 pla- cerad mellan reluktanspolerna. Polenheterna 12U, 12V är geo- metriskt symmetriska både med avseende på en mittlinje för polraden S och med avseende på en mittlinje L som är vinkel- rät mot mittlinjen S och parallell med rotorns rotationsaxel- linje C, se fig 1B. Polerna 13 och 14 är också magnetiskt symmetriska i den ovan angivna meningen.

Ett tvåfasigt lindningssystem på statorn omfattar två växel- vis strömsatta par av lindningsspolar 15U och l5V. Lindnings- o u n n nu nu 10 15 20 25 30 35 ø o o o en -5169 499 _13- spolarna 15U i det ena paret är anordnade kring polenheterna 12U och ingår i en till en första fas hörande faslindning. På liknande sätt är lindningsspolarna 15V i det andra paret an- ordnade kring polenheter 12V, och de ingår i en lindning hö- rande till en andra fas. Lindningssystemets båda faser matas med pulserade likströmmar i motfas.

Den ferromagnetiska laminerade rotorn 16 omfattar en rotor- axel 17 och en ferromagnetisk rotorkropp 18. Tio identiskt lika polenheter, var och en bestående av en enda ferromagne- tisk utpräglad pol, benämnd reluktanspol 19, är likformigt åtskilda utmed en ringformig polrad R (fig: 1B). Polraden R på rotorn 16 är placerad i samma tvärplan som polraden S på statorn 11, så att varje rotorpol 19 under rotationen hos ro- torn 16 kommer att vara magnetiskt centrerad på och konfron- tera, stå mitt för, alla polerna 13, 14 på statorn 11 i tur och ordning.

Varje reluktanspol 19 omfattar en huvudpolkropp eller huvud- poldel 19A med ungefär samma axiella dimension som polerna 13, 14 på statorn, och en hjälppoldel eller näsa 198 med mindre axiell dimension, såsom visas i fig. 1B där uträtade avsnitt av statorpolraden S och rotorpolraden R (båda polra- derna sedda inifrån luftgapet) visas axiellt åtskilda för tyd- lighetens skull.

Hjälppoldelarna 198, som skjuter ut från moturssidan på sina resp. huvudpoldelar 19Ä, såsom visas i fig. 1A, gör polerna 19 magnetiskt asymmetriska i den ovan angivna betydelsen, så att motorn kommer att ha en preferensstartriktning och följ- aktligen börjar gå i motursriktningen.

Polytorna på rotorpolerna 19 ligger i en tänkt gemensam cy- lindrisk yta, vars geometriska axel sammanfaller med rota- tionsaxellinjen C för rotorn 16. På liknande sätt ligger pol- ytorna på statorpolerna 13, 14 i en tänkt gemensam cylindrisk yta, som är koncentrisk med och något åtskild från den först- 10 15 20 25 30 35 s~1 e 3499 nämnda cylindriska ytan, så att ett smalt cylindriskt luftgap 20 skiljer rotorpolerna 19 från statorpolerna 13, 14.

Som visas i fig. 1A är vinkelavståndet mellan reluktanspoler- na 13 i varje polenhet 12U, 12V på statorn 11 detsamma som vinkelavståndet mellan grannpoler 19 på rotorn 16. Eftersom antalet rotorpoler 19 är tio, är vinkelavståndet mellan eller delningen för grannrotorpoler och därmed vinkelavståndet mel- lan reluktanspolerna 13 i varje statorpolenhet 12U, 12V, 36 grader.

Eftersom vinkelavståndet mellan polenheterna 12U, 12V på sta- torn 11 är 90 grader, kan vidare endast fyra rotorpoler 19 åt gången vara magnetiskt centrerade på reluktanspoler 13, såsom visas för de övre och undre statorpolenheterna 12U i fig. 1A -lC. För enkelhetens skull benämns här detta relativläge för rotorpolerna 19 och reluktanspolerna 13 på statorn "attrahe- rat läge", ty när de lindningsspolar 15U som hör samman med statorpolenheterna 12U är strömsatta med motorns arbetsström, kommer rotorpolerna att vara kraftigt attraherade mot detta läge av reluktanspolerna 13 på statorn, nämligen av den tan- gentiella, dvs. momentalstrande komponenten av den magnet- kraft som verkar mellan rotorpolerna och reluktanspolerna på statorpolenheterna 12U. Följaktligen representerar "attrahe- rat läge" en stabil jämvikt hos rotorn, kring vilken ett åter- centrerande magnetiskt vridmoment skulle uppkomma om rotorn skulle föras undan från detta läge medan lindningsspolarna 12U är strömsatta med arbetsströmmen. Under det att den tan- gentiella magnetkraften är noll i det "attraherade läget", har den radiella komponenten av magnetkraften sitt maximum.

Det "attraherade läget" är med andra ord ett läge med minsta reluktans hos en rotorpol i förhållande till en magnetiserad statorpol.

Med undantag för dessa fyra rotorpoler 19 kommer alla andra rotorpoler 19 att vara vinkelförskjutna från reluktanspolerna 13 på statorn i det i fig. 1A-1C visade relativläget. Detta förskjutna läge benämns "icke-attraherat läge", emedan de mag- ø u | : on 10 15 20 25 30 35 516 499 ~ _15- netiserade reluktanspolerna på statorn i detta läge kan utöva en nettotangentialkraft på dessa rotorpoler i preferensrikt- ningen för att dra polerna till det attraherade läget.

I det i fig. 1A visade relativläget är emellertid två av de rotorpoler 19 som befinner sig i ett icke-attraherat läge i förhållande till reluktanspolerna 13 i statorpolenheterna 12V magnetiskt centrerade på permanentmagnetpolerna 14 i dessa statorpolenheter 12V. Dessa två rotorpoler kommer att attra- heras av permanentmagnetpolerna, som sålunda strävar att kvarhålla dem i det centrerade läget så länge som lindnings- spolarna 15V är strömlösa och de sammanhörande reluktanspo- lerna 13 därför ej är magnetiserade.

Den i fig. 1A visade situationen är ett stabilt eller indra- get läge som föreligger när de till den första fasen hörande lindningsspolarna 15U är strömsatta och de till den andra fa- sen hörande lindningsspolarna 15V är strömlösa och således ej för någon ström.

Om i detta relativläge för statorn och rotorn den första fa- sens lindningsspolar 15U görs strömlösa och istället den and- ra fasens lindningsspolar 15V strömsätts, kommer varje perma- nentmagnetpol 14 i de övre och undre statorpolenheterna 12U att utöva en starkare attraktion på den närbelägna rotorpol 19 vars hjälppol 19Bfär riktad mot permanentmagnetpolen än på den andra närbelägna rotorpolen 19, vars hjälppoldel 19B är riktad bort från permanentmagneten. Permanentmagneterna 14 i statorpolenheterna 12U'kommer följaktligen att påföra ett motursriktat vridmoment på rotorn 16.

Fig. 1C visar samma relativläge som fig. 1A och visar dess- utom det magnetiska flödesmönster som föreligger när ström- sättningen av lindningssystemet har flyttats över från den första fasens spolar 15U till den andra fasens spolar 15V. De nu magnetiserade reluktanspolerna 13 i den vänstra och den högra statorpolenheten 12V kommer också att påföra ett mot- ursriktat vridmoment på rotorn 16, emedan var och en av dessa 10 15 20 25 30 35 n o Q . .n 5161499 _16- reluktanspoler kommer att attrahera den närmast liggande hjälppoldelen 19B.

Under inverkan av detta vridmoment kommer rotorn 16 att vri- das moturs över en vinkel motsvarande en halv rotorpoldel- ning, dvs. till dess att fyra rotorpoler 19 på nytt befinner sig i ett attraherat läge, denna gång med avseende på reluk- tanspolerna 13 i den högra och den vänstra statorpolenheten 12V och alla andra rotorpoler befinner sig i ett icke-attra- herat läge.

När strömtillförseln till lindningssystemet på statorn 11 frånkopplas, tenderar permanentmagnetpolerna 14 i antingen den övre och den undre (den första fasens) statorpolenheter 12U eller den vänstra och den högra (den andra fasens) sta- torpolenheter 12V att stoppa och kvarhålla rotorn 16 i det sistnämnda läget eller i det i fig. 1A visade läget (parke- rings- eller arreteringslägen), i vilka ett par diametralt motsatta rotorpoler 19 befinner sig i ett attraherat, stabilt läge i förhållande till ett par diametralt motsatta perma- nentmagneter 14. Naturligtvis kan friktionskrafter eller andra yttre krafter som verkar på rotorn och tar över den magnetiska attraktionen mellan statorn och rotorn medföra att rotorn stannar och kvarstår i ett obestämt, ostabilt läge.

Oberoende av rotorns stoppläge kommer emellertid start i den föredragna riktningen att vara möjlig när lindningssystemet strömsätts på nytt. - Fig. 1E visar ett exempel på en matningskrets för kraftför- sörjning från ett trefasnät av motorn i fig. 1A-1D och andra tvåfasmotorer enligt uppfinningen som matas med pulserande likström. Den omfattar en likriktarbrygga 21, som är ansluten till två med halvledare bestyckade switchbryggor 22 och 23 under förmedling av en glättningsinduktor 24 och en så kallad likströmsmellanledskondensator 25. Switchbryggkretsarna styrs av en ej visad styranordning på sådant sätt, att de växelvis matar faslindningsspolarna 15U och 15V. 10 15 20 25 30 35 a u o n nu 516 499 I diagrammet i fig. 1F representerar den feta linjen A belastningsströmmen (ID) i mellanledet som funktion av ro- torns vinkelläge (a) i elektriska grader (°E) för motorn i fig. 1A-1D, medan den tunna linjen B representerar mellan- ledsströmmen för en jämförbar känd motor enligt WO92/12567 med ett enfasigt lindningssystem. Det framgår direkt av dia- grammet att pulsationerna hos mellanledsströmmen hos motorn enligt fig. 1A-1D är avsevärt reducerade jämfört med pulsa- tionerna hos den kända motorn och även att de förekommer med dubbelt så hög repetitionsfrekvens. Detta innebär att fluk- tuationerna hos mellanledsströmmen hos motorn i fig. 1A-1D är mindre störande för nätet eller är lättare att minska till en föreskriven nivå.

Det är visserligen så att den minskning av det störande in- flytandet på nätet som uppnås med motorn enligt fig. 1A-1D har blivit möjlig endast genom användning av två med halv- ledare bestyckade switchbryggor istället för den enda switch- brygga som den kända motorn kräver. I de flesta fall medför detta emellertid ingen stor nackdel, och det kan i själva verket ibland vara en fördel, eftersom det kan vara billigare att tillhandahålla två switchbryggor för en motor enligt fig. 1A-1D än att tillhandahålla en enda switchbrygga för en känd motor, givet att båda motorerna har samma uteffekt. I det förstnämnda fallet kan halvledarkomponenterna ha lägre märk- effekt än i det andra fallet. I själva verket kan det rent av ligga en kostnadsmässig fördel i att tillhandahålla en sepa- rat switchbrygga för varje lindningsspole.

I diagrammet i fig. 1G representerar den feta linjen H start- momentet (13) som funktion av rotorvinkelläget (a) uttrycket i elektriska grader för motorn enligt fig. 1A-1D, medan den tunna linjen K är motsvarande momentkurva för en jämförbar motor enligt WO92/12567 (vid lika medelmoment för båda moto- rerna). Dessa kurvor ger också en grov indikation på skill- naderna mellan de två motorerna ifråga om startmoment som funktion av rotorvinkelläget. o . n ø en 10 15 20 25 30 35 516 1499 _ 13 _ Det är sålunda tydligt att motorn enligt uppfinningen, sådan den representeras av motorn i fig. 1A-1D, utvecklar ett myck- et jämnare luftgapsmoment vid arbetsvarvtal än den kända mo- torn. Vidare är det lägsta tillgängliga luftgapsmomentet, dvs. startmomentet vid de mest ofördelaktiga rotorlägena, av- sevärt högre i den i fig. 1A-1D visade motorn.

Den i fig. 2A och 2B visade motorn skiljer sig från motorn i fig. 1A-1D huvudsakligen endast genom att statorn 211 är för- sedd med tre par av identiskt lika och jämnt åtskilda polen- heter 212T, 212U och 212V, som var och en omges av en lind- ningsspole 215T, 215U och 215V i ett trefasigt lindnings- system. Rotorn 216 har fjorton polenheter, var och en bestå- ende av en magnetiskt asymmetrisk reluktanspol 219. Polenhe- terna på såväl statorn som rotorn påminner mycket om polenhe- terna hos motorn i fig. 1A-1D.

I det relativläge hos statorn 211 och rotorn 216 som visas i fig. 2A och 2B befinner sig fyra av rotorpolerna 219 i det indragna, attraherade läget i förhållande till reluktanspo- lerna 213 i de två statorpolenheter 212U, vilkas lindnings- spolar 215U är strömsatta, medan alla andra rotorpoler 219 ligger förskjutna i omkretsled från reluktanspolerna 213 i statorpolenheterna 212T och 212V i icke-attraherade lägen i förhållande till dessa reluktanspoler.

Varje gång som lindnihgsspolarnas strömsättning bortkopplas från exempelvis de hopparade lindningsspolarna 215U, är de hopparade lindningsspolarna 215V redan strömsatta. Rotorn 216 påverkas av både statorpolenheterna 212V och permanentmagne- terna i de båda andra paren av polenheter, vilkas lindnings- spolar är strömlösa, så att rotorn vrids moturs. Efter en ro- torrörelse motsvarande en tredjedel av rotorpoldelningen kom- mer fyra nya poler att nå ett atttaherat läge mitt för de hop- parade statorpolenheterna 212V.

I den motor som visas i fig. 3A och 3B är statorn 311 försedd med två par av identiskt lika och jämnt åtskilda polenheter 10 15 20 25 30 35 _ 19 _ 312U och 313V som i fig. 1A-1D, varvid var och en av dem om- ges av en lindningsspole 315U, 315V i ett tvåfasigt lindnings- system.

Till skillnad från statorpolenheterna hos motorn i fig. 1A-1D består emellertid varje statorpolenhet 312U eller 213V endast av ett par reluktanspoler 313, nämligen reluktanspoler som är magnetiskt asymmetriska på så sätt att var och en av dem om- fattar en huvudpoldel 313A och en hjälppoldel 313B som skju- ter ut från medurssidan av huvudpoldelen, dvs. i riktningen motsatt startrotationsriktningen för rotorn 316.

Likaså till skillnad från rotorpolenheterna hos motorn i fig. 1A-1D, består var och en av de arton rotorpolenheterna på rotorn 316 av en permanentmagnetpol 319, som är magnetiskt asymmetrisk på så sätt att den omfattar en huvudpoldel 3l9A och en hjälppoldel 319B, som skjuter ut från moturssidan av huvudpoldelen, dvs. i rotationsriktningen för rotorn. Grann- permanentmagneter 319 har motsatta polariteter, och deras vinkelavstånd eller delning är hälften av reluktanspolernas 313 vinkelavstånd.

En annan olikhet hos motorn i fig. 3A-3B jämfört med motorn i fig. 1A-1D är att lindningsspolarna 315U, 315V matas med strömpulser av växlande polaritet, så att magnetiseringsrikt- ningen för varje reluktanspol 313 växlar. I motorn i fig. 3A, 3B åstadkommer permanentmagnetpolerna 319 på rotorn 316 också rotorns kvarhållning i startläget, dvs. de åstadkommer även den funktion som permanentmagneterna i statorpolenheterna hos den i fig. 1A-1D visade motorn åstadkommer. Vidare förstärker asymmetrin hos reluktanspolerna på statorn i fig. 3A-3B den effekt som rotorpolernas asymmetri ger upphov till.

.I den i fig. 4A och 4B visade motorn påminner rotorn 416 om den i fig. 3A, 3B visade rotorn 316, och den har följaktligen en ringformig rad med arton magnetiskt asymmetriska, jämnt åtskilda permanentmagnetpoler 419 med omväxlande polaritet.

Statorn 411 omfattar likaså fyra identiskt lika polenheter o n u o o: 516 4199 * 10 15 20 25 30 35 5-16 '499 _ 20 _ 412U och 412V med till dessa hörande lindningsspolar 415U och 415V i ett tvåfasigt lindningssystem, vars lindningsspolar matas med pulserande likström som i motorn enligt fig. 1A-1D.

Till skillnad från statorpolenheterna i fig. 3A, 3B omfattar emellertid statorpolenheterna 412U och 412V både reluktanspo- ler och permanentmagnetpoler. Närmare bestämt omfattar varje statorpolenhet 412U, 412V ett par åtskilda symmetriska reluk- tanspoler 413 (vilkas vinkelavstånd är två gånger Vinkelav- ståndet eller delningen för rotorpolerna) och en asymmetrisk permanentmagnetpol 414 som är placerad mellan reluktanspoler- na och har en huvudpoldel 414A och en hjälppoldel 414B som skjuter ut från huvudpoldelens medurssida. Permanentmagnetpo- lerna 414 i diametralt motsatta statorpolenheter har motsatta polariteter.

Likaså till skillnad från statorpolenheterna i fig. 3A, 3B är statorpolenheterna 412U och 412V ej likformigt åtskilda. De två polenheterna 412U med tillhörande lindningsspolar 415U hörande till lindningssystemets första fas är centrerade på en diameter U, och de två polenheterna 412V med tillhörande lindningsspolar 415V hörande till lindningssystemets andra fas är på liknande sätt centrerade på en diameter V. Som framgår av fig. 4A är diametrarna U och V ej vinkelräta mot varandra. Vinkelavståndet mellan varje statorpolenhet 412U, 412V och dess två närliggande statorpolenheter motsvarar fyra rotorpoldelningar (åttio grader) på den ena sidan och fem poldelningar (etthundra grader) på den andra sidan.

I det i fig. 4A, 4B visade relativläget för statorn 411 och rotorn 416 befinner sig de fyra permanentmagnetpoler 419 på rotorn 416 som står mitt för reluktanspolerna 413 i den förs- ta fasens polenheter 412U i ett attraherat läge i förhållande till dessa reluktanspoler. Samtidigt befinner sig de två per- manentmagnetpoler 419 på rotorn 416 som står mitt för perma- nentmagnetpolerna 414 i den andra fasens polenheter 412V i ett attraherat läge i förhållande till dessa permanentmagnet- poler på rotorn. Det visade rotorläget är följaktligen ett 10 15 20 25 30 35 - ø ø o nu 516' 499 _ 21 _ startläge, från vilket motorn startar vid strömsättning av den till den andra fasen hörande lindningen.

I motorn i fig. 5A och 5B är rotorn 516 av samma typ som i fig. 1A-1D, och den omfattar följaktligen en ringformig rad av magnetiskt asymmetriska reluktanspoler 519. I detta fall är antalet reluktanspoler elva.

Liksom i fig. 1A-1D omfattar statorn 511 i fig. 5A, 5B fyra identiskt lika, jämnt åtskilda polenheter 512U och 512V med tillhörande lindningsspolar 515U och 515V i ett tvåfasigt lindningssystem. I detta fall omfattar emellertid statorpol- enheterna enbart permanentmagnetpoler 514; varje statorpol- enhet 5l2U, 512V omfattar en rad om fyra symmetriska perma- nentmagnetpoler 514 med växlande polaritet, varvid poldel- ningen är hälften av rotorpolernas 519 delning. Vidare matas lindningssystemets faser med strömmar av växlande polaritet liksom i motorn i fig. 3A, 3B.

Fig. 6A och 6B visar en motor som uppvisar magnetisk asymmet- ri i sina polrader, trots att alla enskilda poler, både po- lerna på statorn och polerna på rotorn, är magnetiskt symmet- riska. I denna motor uppnås ändamålet med uppfinningen istäl- let genom magnetisk asymmetri inom polenheterna på statorn, nämligen genom asymmetrisk placering av en symmetrisk perma- nentmagnetpol mellaniett par symmetriska reluktanspoler i pol- enheterna.

Närmare bestämt omfattar motorn i fig. 6A, 6B en stator 611 med reluktanspoler 613 liknande dem som visas i fig. 1A-1D.

Rotorn 616 liknar även den rotorn i fig. 1A-1D med undantag av att dess poler 619 är försedda med hjälppoldelar 619B både vid den främre änden och vid den bakre änden och att dessa hjälppoldelar har mindre dimension i omkretsled.

Varje polenhet 612U, 612V omfattar en rektangulär, magnetiskt symmetrisk permanentmagnetpol 614, som är placerad i ett asym- metriskt eller excentriskt läge intill en av de två reluktans- 10 15 20 25 30 35 a ø c ø g. o 516 499 _22.. polerna 613. Permanentmagnetpolerna 614 i polenheterna 612U, 612V är anslutna till en gemensam manövermekanism 620 med en spak 621.

När motorn är i drift är permanentmagnetpolerna 614 stationä- ra i det valda excentriska läget, men genom förskjutning av spaken 621 nedåt från det läge som visas med heldragna linjer i fig. 6A kan permanentmagnetpolerna 614 i polenheterna 612U och 612V förflyttas i omkretsled från det visade excentriska läget till ett motsvarande excentriskt läge (markerat med punktstreckade linjer i fig. 6A, 6B) intill de övriga stator- reluktanspolerna 613 för omkastning av rotorns preferensro- tationsriktning.

Rotorn 616 visas med sina poler 619 i det indragna eller att- raherade läget i förhållande till reluktanspolerna 613 i pol- enheterna 612U. I detta läge ligger hjälppoldelarna 619B vid den bakre änden (antaget att rotorn roterar moturs) på två av rotorpolerna, nämligen den övre vänstra polen och den undre högra polen, tätt intill en ände på varje permanentmagnetpol 614, och företrädesvis finns en liten överlappning mellan varje permanentmagnetpol och den närliggande av dessa rotor- poler. Avståndet mellan den motsatta änden av varje perma- nentmagnetpol 614 och den andra närliggande rotorpolen är avsevärt.

I det visade indragnaírotorläget kommer följaktligen den mag- netiska attraktionen mellan varje permanentmagnetpol 614 och den i rotorns rotationsriktning sett framförliggande rotorpo- len 619 att kraftigt överväga över den magnetiska attraktio- nen mellan permanentmagnetpolen och den bakomliggande rotor- polen. När strömmen i lindningsspolarna 615 bryts med rotorn i det visade läget kommer därför permanentmagnetpolerna 614 att dra rotorn medurs till startläget.

I startläget kommer hjälppoldelarna 619B på rotorpolernas 619 främre ände att ligga tätt intill och företrädesvis något överlappa de båda framförliggande statorreluktanspolerna 613. 10 15 20 25 30 35 *516 499 _23- När sedan lindningsspolarna 615 på nytt strömsätts, kan dessa reluktanspoler därför kraftfullt rycka rotorn moturs bort från startläget, såsom har beskrivits ovan med hänvisning till fig. 1A-10.

I alla de på ritningarna visade utföringsformerna är statorn och rotorn laminerade av tunna plåtar av elektrostål, såsom är angivet i fig. 1D (där plåttjockleken är starkt överdriven för tydlighetens skull).

I de avsnitt av plåtarna som bildar statorreluktanspolerna 13 är varannan statorplåt 11A något reducerad rå sådant sätt, att de krökta plåtkanter 11B som är vända mot luftgapet är förskjutna radiellt utåt i förhållande till grannplåtarna, se fig. 1A och den undre delen av fig. ID. Med andra ord sträck- er sig endast varannan plåt 11C fram till luftgapet, medan de mellanliggande plåtarna 11A ej når ända fram till detta. En liknande reluktanspolkonstruktion föreligger i den i fig. 2A-2B visade motorn.

Uttunningen av plåtpaketet vid polytan på reluktanspolerna tjänar till att säkerställa att den flödesändring i luftgapet mellan stator- och rotorreluktanspolerna som äger rum när ro- torreluktanspolerna rör sig förbi statorreluktanspolerna är proportionell mot ändringen av polöverlappningsytan. Den tjä- nar med andra ord till att säkerställa att flödestätheten i polöverlappningsområdet är i huvudsak konstant så länge flö- desändringen ej begränsas av magnetisk mättning i ett annat avsnitt av den magnetiska kretsen, så att det vridmoment som utvecklas genom polernas interaktion kommer att vara så lik- formigt som möjligt.

I magnetiskt avseende medför reduktionen eller förkortningen av reluktanspolavsnittet av varannan plåt en 50%-ig minskning av medelvärdet av mättningsflödestätheten över polytan vilket tjänar till att minska det magnetiska induktionssvinget (det intervall inom vilket flödestätheten varierar under en ar- 10 15 20 25 30 35 _24- betscykel hos motorn) i huvuddelen av det laminerade paketet, där den övervägande delen av järnförlusterna uppkommer.

Fig. 7A och 7B visar ett modifierat sätt för uttunning av re- luktanspolerna vid polytorna. Detta modifierade sätt, som läm- par sig för motorer som arbetar vid förhöjda driftsfrekven- ser, är ej begränsat till de ovan beskrivna flerfasmotorerna utan är generellt tillämpbart på alla motorer som har re- luktanspoler både på statorn och rotorn. Exempelvis kan mo- torer av de slag som anges i W090/02437 och WO92/12567 ha re- luktanspoler på statorn och/eller rotorn utförda i enlighet med det modifierade sättet. 1 Ökade motorhastigheter kräver ökade arbetsfrekvenser hos mo- torns strömförsörjningsaggregat. Ökade driftsfrekvenser åt- följs emellertid av ökade järnförluster. Ett sätt att undvika ökningen av järnförlusterna är att använda tunnare plåtlami- nat, men om plåttjockleken minskas kan det vara svårt eller omöjligt att använda automatisk produktionsutrustning. Ett annat sätt ligger i att reducera eller förkorta två av varje tretal plåtar, men detta sätt är i de flesta fall otillfreds- ställande.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en reluktanspolutformning som kan anpassas för vid förhöjda frekvenser arbetandefmotorer utan att det är nödvändigt att tillgripa något av deïovan beskrivna sätten.

I enlighet med uppfinningen uppnås den önskade minskningen av induktionssvinget vid ökade arbetsfrekvenser i en reluktans- pol av den i fig. 1A-1D och 2A, 2B visade typen genom att ur- tag anordnas i de plåtar som sträcker sig fram till luftga- pet, vilka urtag förtränger den tvärsnittsyta hos plåten som står till förfogande för magnetflödet i polen, varigenom de bidrar till en sänkning av den flödestäthet för vilken polen blir magnetiskt mättad vid polytan. 10 15 20 25 30 35 516 499 Urtagen bör vara fördelade i huvudsak likformigt över plåtens tvärsnitt. De kan ha formen av hål, dvs. öppningar som ej är öppna mot luftgapet, eller de kan ha formen av öppningar som står i förbindelse med luftgapet, företrädesvis via trånga passager. Vida passager är ej lämpliga, eftersom de ger upp- hov till virvelströmmar i ytorna på den andra motordelens re- luktanspoler.

I fig. 7A och 7B exemplifieras modifikationen för statorreluk- tanspolerna hos den i fig. 1A-1D visade motorn, nämligen sta- torreluktanspolen 13 till höger i den övre;statorpolenheten 12U. Fig. 7A visar det förkortade reluktanspolavsnittet (med den krökta plåtkanten 11B) på en plåt 11A, medan fig. 7B vi- sar det full längd uppvisande reluktanspolavsnittet på den intilliggande plåten l1C. I området intill luftgapet 20 upp- visar detta avsnitt tre urtag 11D i form av långsträckta öpp- ningar som har sluten kontur och således ej har förbindelse med den mot luftgapet vända krökta kanten 11E. Dessa tre ur- tag är jämnt fördelade utmed den krökta kantens längd.

Vid utformning av det med urtag utformade avsnittet av plå- tarna är den följande empiriska ekvationen A32 = A31 (fl/f2)UL2 till hjälp. I denna ekvation representerar AB och f induk- tionssvinget resp. arbetsfrekvensen, varvid indexsiffrorna 1 och 2 betecknar två olika arbetspunkter. Som framgår direkt av ekvationen kräver ökad arbetsfrekvens med oförändrade järn- förluster en minskning av induktionssvinget som är mindre än direkt proportionell mot ökningen av arbetsfrekvensen. En fördubbling av arbetsfrekvensen kräver exempelvis en minsk- ning av induktionssvinget till 56% av dess tidigare värde för att järnförlusterna skall vara oförändrade. Vid förhöjda ar- betsfrekvenser uppstår möjligheten att dimensionera järn- och kopparförlusterna på sådant sätt, att de blir ungefär lika, vilket är optimalt för momentalstringen. Man kan sålunda väl- ja högre flödestätheten än den som skulle motsvara oföränd- rade järnförluster. 10 15 20 25 o o u n nu u 516 499 _ 25 _ Den lägre mättningsflödestäthet vid reluktanspolytorna som blir ett resultat av den ovan beskrivna utformningen med ur- tag är fördelaktig också genom att den bidrar till att en av- sevärd ökning av luftgapseffekten uppnås utan ökning av mo- torstorleken.

Utformningen av reluktanspolavsnitten av plåtarna i enlighet med den ovan beskrivna principen kan naturligtvis tillämpas även på motorer där reluktanspolavsnitten på samtliga plåtar sträcker sig fram till luftgapet, såsom visas för plåtarna 1lC i fig. 1D och 7B. Om så önskas kan urtagen vara olika för grannplåtar. 2 Det inses att de i fig. 1A-6A visade spolarna för magnetise- ring av polenheterna också kan vara anordnade på annat sätt, exempelvis såsom spolar av transformatortyp, vilka omger oken mellan polgrupperna. Statoroket kan också vara delat, så att det blir möjligt att använda förlindade spolar. Alternativt kan spolen för ett ok, format som ett avsnitt av en toroid, vara sektionsvis toroidlindad kring oket. Det kan också vara ekonomiskt fördelaktigt exempelvis vid små motorer att ersät- ta två ok som förenar polgrupperna med ett enda ok med för- dubblad tvärsnittsarea och ha en enda spole som omger oket.

Sådana arrangemang är kända vid små skärmpolmotorer och lik- strömsmotorer. o n ø o ca

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 ' 51=6 499 _27.. Patentkrav

1. Självstartande borstlös elektrisk motor, omfattande dels en första motordel (11) med ett flertal polenheter åtskílt anordnade i en första polrad, dels en andra motordel (16) med ett flertal poler åtskílt anordnade i en andra polrad, dels lagerorgan som uppbär den första motordelen och den andra motordelen för relativrörelse med den första polraden konfronterande den andra polraden över ett luftgap, varvid den första och den andra polraden utgör ett pol- system med en första och en andra poltyp vari polerna av den första poltypen är reluktanspoler och polerna av den andra poltypen är permanentmagnetpoler som är polariserade tvärs mot luftgapet, och dels ett lindningssystem (15) på den första motordelen, vilket omfattar en lindningsspole anordnad i förening med varje polenhet för att vid strömsättning alstra ett magnet- fält som sammanlänkar polerna i den första polraden och den andra polraden genom polenheten, varvid åtminstone endera av den första och den andra pol- raden uppvisar en magnetisk asymmetri som ger en preferenti- ell relativ rörelseriktning hos motordelarna vid strömsätt- ning av lindningssystemet, kännetecknad av att lindningssystemetïär ett flerfasigt lindningssystem med minst två faslindningar, där lindningsspolarna omfattar minst en till en första fas hörande spole (15U) och minst en till en ytterligare fas hörande spole (15V) ingående i en till en första fas hörande lindning resp. en till en ytterligare fas hörande lindning, och där det för varje faslindning finns en poltyp som är gemensam för samtliga faslindningar och ingår i minst en polenhet per faslindning, och polerna av den gemensamma typen hos polenheterna i den första polraden är åtskilda på sådant sätt, att i varje re- lativläge för motordelarna, vari en pol av den gemensamma ty- pen ingående i en polenhet som hör samman med en lindnings- 10 15 20 25 30 35 _ 23 _ spole i en given faslindning befinner sig i ett attraherat läge i förhållande till en pol av den ena av nämnda poltyper i den andra polraden, befinner sig samtliga de poler i den andra polraden som är av nämnda ena poltyp i icke-attraherade lägen i förhållande till en pol eller poler av den gemensamma poltypen ingående i den första polraden och sammanhörande med en lindningsspole eller lindningsspolar hörande till en annan faslindning eller andra faslindningar (Fig. 1-6).

2. Motor enligt patentkrav 1, kännetecknad av att den första polraden omfattar, för varje lindningsfas,¿minst ett par av nämnda polenheter (Fig. 1-6).

3. Motor enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av att den första polradens poler av den gemensamma poltypen är poler av den första poltypen, den andra polradens poler är i huvudsak jämnt åtskilda poler av den första poltypen, och varje polenhet i den första polraden omfattar en pol av den första poltypen och en pol av den andra poltypen, vilken är åtskild från polen av den första poltypen längs polraden med ett avstånd som motsvarar hälften av avståndet mellan grannpoler i den andra polraden (Fig. 1, 2).

4. Motor enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av att den första polradens poler av den gemensamma poltypen är poler av den första poltypen, den andra polradens poler är poler av den andra poltypen, och ' varje polenhet i den första polraden omfattar en pol av den första poltypen och en pol av den andra poltypen, vilken är åtskild från polen av den första poltypen längs polraden med ett avstånd som motsvarar hälften av avståndet mellan lik- poliga grannpoler i den andra polraden (Fig. 4).

5. Motor enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av att den första polradens poler av den gemensamma poltypen är poler av den andra poltypen, o n Q o nu '516 499 10 15 20 25 30 35 n u I ' n un 516" 499 _29- varje polenhet i den första polraden omfattar minst ett par av poler av den andra poltypen, varvid varje polenhets grannpoler av den andra poltypen har motsatta polariteter och är åtskilda längs polraden med ett avstånd som motsvarar hälf- ten av avståndet mellan grannpoler i den andra polraden, och polenheterna i den första polraden omfattar enbart poler av den andra poltypen (Fig. 5).

6. Motor enligt patentkrav 3, kännetecknad av att den andra polraden är försedd med poler av den första poltypen vilka har en hjäppoldel som skjuter ut i den preferentiella rela- tiva rörelseriktningen från en huvudpoldel (Fig. 1, 3, 5) .

7. Motor enligt patentkrav 4, kännetecknad av att den andra polradens poler av den andra poltypen omfattar en hjälppoldel som skjuter ut i den preferentiella relativa rörelseriktning- en från en huvudpoldel (Fig. 3, 4).

8. Motor enligt patentkrav 6 eller 7, kännetecknad av att den första polradens polenheter innefattar poler av den första och/eller den andra poltypen vilka omfattar en hjälp- poldel som skjuter ut i den preferentiella relativa rörelse- riktningen från en huvudpoldel (Fig. 3, 4).

9. Motor enligt något av patentkrav 1-8, vid vilken den första polraden har minst ett par av motsatta polenheter för varje lindningsfas, kännetecknad av att den första polradens polenheter är ojämnt åtskilda längs polraden på sådant sätt att det till en given lindningsfas hörande paret av motsatta polenheter är olika åtskilda från en mellanliggande polenhet hörande till en annan lindningsfas (Fig. 4).

10. Motor enligt något av patentkrav 1-9, kännetecknad av att den första motordelen är en stator och den andra motordelen är en rotor som uppbärs för rotation inuti statorn (Fig. 1- 6).