Nova Patents
EP0094978B2

Rotatable electrical machine.

Abstract

This record has no abstract on file.

EP0094978B2, drawing sheet 1
Sheet 1 of 4

Term

Term ended

Expired 24 May 2002, 24.3 years ago.

  1. Priority and filed
  2. Granted
  3. Expired
  4. Today

15 claims: 15 independent, 0 dependent

  1. 1
    A rotary electric machine comprising a first functional member (2) and a second functional member (10), one of the two functional members (10) being rotatable with respect to the other functional member (2), and an air gap existing between the two surfaces facing each other of the two functional members (2, 10), and comprising the following features in combination:(a) one of the two functional members (10) comprises a multiplicity of permanent magnets (14) of alternating polarity distributed in a ring arrangement at its side facing the air gap;(b) the permanent magnet poles (14) are provided by permanent magnets (12) having a coefficient of permeability in the order of the permeability of air (µr = 1);(c) the other one of the two functional members (2) comprises a multiplicity of electromagnet poles distributed in a ring arrangement at its side facing the air gap, and having switchable electromagnet pole windings (6;E₁;E₂);(d) the number of permanent magnet poles (14) is equal to the number of electromagnet poles (8) or differs from the number of electromagnet poles (8) by a small integer;(e) the electromagnet poles (8) are provided with individually associated electromagnet pole windings (6;E₁;E₂);(f) for switching the electromagnet pole windings (6;E₁;E₂) in the respective proper direction of current for the duration of a suitable relative functional position with respect to permanent magnet poles (14), there is provided a plurality of electronic switching means (16) each switching a partial number of electromagnet pole windings (6;E₁;E₂) and being controlled by detection of the rotational relative position of the two functional members (2, 10) by at least one sensor (S) arranged on the functional member (2) provided with the electromagnet poles (8);(g) one electronic switching means (16) each is provided (g1) for switching the electromagnet pole winding (6;E₁;E2) of one single electromagnet pole (8), or(g2) for commonly switching the electromagnet pole windings (6;E₁;E₂) of a plurality, but not all, of those electromagnet poles (8) which - in the event of a difference between the number of permanent magnet poles (14) and the number of electromagnet poles (8) of the machine - are in the same relative position to permanent magnet poles (14);(h) the electronic switching means (16) are constructed with four controllable semiconductor switching elements (T1, T2, T3, T4) disposed in bridge circuit arrangement. Machine électrique tournante comportant une première partie fonctionnelle (2) et une seconde partie fonctionnelle (10), l'une des deux parties (10), pouvant tourner par rapport à l'autre partie fonctionnelle (2), et un interstice existant entre les deux faces en regard des deux parties fonctionnelles (2, 10), présentant, en combinaison, les caractéristiques suivantes : a) l'une des deux parties (10) comporte sur sa face située du côté de l'interstice une pluralité de pôles magnétiques permanents répartis annulairement (14) dont la polarité alterne ;b) les pôles magnétiques permanents (14) sont formés par des aimants permanents (12) présentant une perméabilité relative de l'ordre de grandeur de la perméabilité de l'air (µr = 1) ;c) l'autre partie (2), comporte, sur sa face située du côté de l'interstice, une pluralité de pôles électro-magnétique (8) à enroulements polaires électro-magnétiques (6;E1;E2) commutables répartis annulairement ;d) le nombre de pôles magnétiques permanents (14) est égal à celui des de pôles électro-magnétique (8) ou ne s'écarte que d'un petit nombre entier des de pôles électro-magnétique (8) ;e) les pôles électromagnétiques (8) comportent des enroulement polaires électromagnétiques (6;E1;E2) rattachés individuels ;f) pour commuter les enroulements polaires électromagnétiques (6;E1;E2), dans le sens de passage du courant adapté pour la durée d'une position relative fonctionnellement appropriée par rapport aux pôles magnétiques permanents (14), il est prévu plusieurs dispositifs de commutation électroniques (16), qui commutent chacun une fraction du nombre d'enroulements polaires électromagnétiques (6;E1;E2) et qui sont commandés par au moins un capteur (S) disposé sur la partie fonctionnelle (8) pourvue des pôles électro-magnétiques (8) , par la détection de la position de rotation relative des deux composants (2;10);g) un dispositif de commutation électronique (16) est chaque fois prévu g1) pour commuter l'enroulement polaire magnétique (6;E1;E2) d'un seul pôle électro-magnétique (8), oug2) pour commuter ensemble les enroulements de pôles électro-magnétiques (6;E1;E2) de plusieurs mais pas tous de ceux des pôles électro-magnétiques (8) qui se trouvent dans la même position relative par rapport aux pôles magnétiques permanents (14), dans le cas d'une différence entre le nombre de pôles magnétiques permanents (14) et le nombre de pôles électro-magnétiques (8) de la machine ;h) les dispositifs de commutation électroniques (16) sont réalisés avec quatre éléments de commutation à semi-conducteurs commandés (T1, T2, T3, T4), montés en pont. Rotatorische, elektrische Maschine mit einem ersten Funktionsteil (2) und einem zweiten Funktionsteil (10), wobei eines der beiden Funktionsteile (10) relativ zu dem anderen Funktionsteil (2) rotierbar ist und wobei zwischen den beiden einander zugewandten Oberflächen der beiden Funktionsteile (2,10) ein Luftspalt besteht, mit folgenden Merkmalen in Kombination: (a) eines der beiden Funktionsteile (10) weist auf seiner dem Luftspalt zugewandten Seite ringförmig verteilt eine Vielzahl von Dauermagnetpolen (14) in abwechselnder Polung auf;(b) die Dauermagnetpole (14) sind von Dauermagneten (12) mit einer Permeabilitätszahl, die in der Größenordnung der Permeabilität von Luft (µr = 1) liegt, gebildet;(c) das andere der beiden Funktionsteile (2) weist auf seiner dem Luftspalt zugewandten Seite ringförmig verteilt eine Vielzahl von Elektromagnetpolen (8) mit schaltbaren Elektromagnetpolwicklungen (6;E₁;E₂) auf;(d) die Anzahl der Dauermagnetpole (14) ist gleich der Anzahl der Elektromagnetpole (8) oder unterscheidet sich um eine kleine ganze Zahl von der Anzahl der Elektromagnetpole (8);(e) die Elektromagnetpole (8) sind mit einzeln zugeordneten Elektromagnetpolwicklungen (6;E₁;E₂) versehen;(f) zur Schaltung der Elektromagnetpolwicklungen (6;E₁;E₂) jeweils in passende Stromrichtung für die Zeitdauer einer funktionsgeeigneten Relativstellung zu Dauermagnetpolen (14) sind mehrere elektronische Schalteinrichtungen (16) vorgesehen, die jeweils eine Teilanzahl von Elektromagnetpolwicklungen (6;E₁;E₂) schalten und durch Erfassung der Rotations-Relativstellung der beiden Funktionsteile (2,10) von mindestens einem, an dem mit den Elektromagnetpolen (8) versehenen Funktionsteil (2) angeordneten Sensor (S) gesteuert sind;(g) jeweils eine elektronische Schalteinrichtung (16) ist vorgesehen (g1) zum Schalten der Elektromagnetpolwicklung (6;E₁;E₂) eines einzigen Elektromagnetpols (8), oder(g2) zum gemeinsamen Schalten der Elektromagnetpolwicklungen (6;E₁;E₂) mehrerer, aber nicht aller derjenigen Elektromagnetpole (8), die sich - im Fall eines Unterschieds zwischen der Anzahl der Dauermagnetpole (14) und der Anzahl der Elektromagnetpole (8) der Maschine - in gleicher Relativstellung zu Dauermagnetpolen (14) befinden;(h) die elektronischen Schalteinrichtungen (16) sind mit vier in Brückenschaltung angeordneten, steuerbaren Halbleiterschaltelementen (T1,T2,T3,T4) aufgebaut.
  2. 2
    A machine according to claim 1, characterized in that one of the two functional members (2) is diposed inside the other functional member (10) such that an essentially cylindrical air gap is formed. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'une des deux parties fonctionnelles (2) est placée à l'intérieur de l'autre partie (10), de sorte qu'un interstice sensiblement cylindrique est formé. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden Funktionsteile (2) innerhalb des anderen Funktionsteils (10) angeordnet ist, so daß ein im wesentlichen zylindrischer Luftspalt gebildet ist.
  3. 3
    A machine according to claim 2, characterized in that the permanent magnet poles (14) are provided on the outer functional member (10). Machine selon la revendication 2, caractérisé en ce que les pôles magnétiques permanents (14) sont prévus sur la partie fonctionnelle extérieure (10). Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnetpole (14) am äußeren Funktionsteil (10) vorgesehen sind.
  4. 4
    A machine according to claim 2 or 3, characterized in that the inner functional member (2) is stationary and the outer, rotatable functional member (10) is cup-shaped. Machine selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que la partie fonctionnelle intérieure (2) est stationnaire, et en ce que la partie fonctionnelle extérieure tournante (10) est en forme de pot. Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Funktionsteil (2) stationär ist und daß das äußere, rotierbare Funktionsteil (10) topfförmig ist.
  5. 5
    A machine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the permanent magnets (12) are provided from a material based on rare earths and cobalt. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les aimants permanents (12) sont prévus en une matière à base de terres rares avec du cobalt. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Dauermagnete (12) aus einem Werkstoff auf der Basis seltener Erden mit Kobalt vorgesehen sind.
  6. 6
    A machine according to any one of claims 1 to 5, characterized in that Hall detectors are provided as sensors (S). Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'il est prévu, comme capteurs (S), des sondes de Hall. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensoren (S) Hallsonden vorgesehen sind.
  7. 7
    A machine according to any one of claims 1 to 6, characterized in that electromagnet pole structural elements are provided which are provided with a winding prior to assembly and replaceably secured to the respective functional member (2). Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'il est prévu des composants à pôles électromagnétiques bobinés avant le montage et fixés de façon amovible à la partie (2) concernée. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einbau gewickelte und auswechselbar am betreffenden Funktionsteil (2) befestigte Elektromagnetpol-Bauelemente vorgesehen sind.
  8. 8
    A machine according to claim 7, characterized in that the structural elements are identical with each other. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que les composants sont identiques entre-eux. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente untereinander gleich sind.
  9. 9
    A machine according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the electromagnets (4) are arranged in circumferential direction with their feet (26) in contiguous relation. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les électro-aimants (4) sont prévus de façon à se toucher par leurs pieds (26) en direction périphérique. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnete (4) in Umfangsrichtung mit ihren Füßen (26) aneinanderstoßend vorgesehen sind.
  10. 10
    A machine according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the permanent magnets (12) are arranged in circumferential direction to abut directly against one another or through thin intermediate plastic layers. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les aimants permanents (12) sont prévus de façon à être en direction périphérique en contact direct ou par l'intermédiaire de minces couches plastiques intercalaires. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete (12) in Umfangsrichtung unmittelbar oder über dünne Kunststoffzwischenlagen aneinanderstoßend vorgesehen sind.
  11. 11
    A machine according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the pitch of the arrangement of the permanent magnet poles (14) and/or the length of the permanent magnet poles (14) in the circumferential direction of rotation essentially corresponds to the length of the electromagnet poles (8) in the circumferential direction of rotation. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le pas de la disposition des pôles magnétiques permanents (14) et/ou la longueur des pôles magnétiques permanents (14) dans la direction périphérique de rotation correspond(ent) sensiblement à la longueur des pôles électromagnétiques (8) dans la direction périphérique de rotation. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung der Anordnung der Dauermagnetpole (14) und/oder die Länge der Dauermagnetpole (14) in Rotations-Umfangsrichtung im wesentlichen der Länge der Elektromagnetpole (8) in Rotations-Umfangsrichtung entspricht.
  12. 12
    A machine according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the respective electronic switching means (16) is controlled by an electronic control means (B, SS, A1, A2). Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que les différents dispositifs de commutation électronique (16) sont commandés par un dispositif de commande électronique (B, SS, A1, A2). Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige elektronische Schalteinrichtung (16) von einer elektronischen Steuereinrichtung (B, SS, A1, A2) gesteuert ist.
  13. 13
    A machine according to claim 12, characterized in that the electronic switching means (B, SS, A1, A2) comprises a microprocessor. Machine selon la revendication 12, caractérisée en ce que le dispositif de commande électronique (B, SS, A1, A2) comporte un microprocesseur. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinrichtung (B, SS, A1, A2) einen Mikroprozessor aufweist.
  14. 14
    A machine acording to claim 12 or 13, characterized in that the electronic control means (B, SS, A1, A2) controls the speed of the machine. Machine selon la revendication 12 ou 13, caractérisée en ce que le dispositif de commande électronique (B, SS, A1, A2) commande la vitesse de rotation de la machine. Maschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinrichtung (B, SS, A1, A2) die Drehzahl der Maschine steuert.
  15. 15
    The use of the machine according to any one of claims 1 to 14 as a wheel driving motor in motor vehicles. Utilisation de la machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 comme moteur d'entraînement de roues dans des véhicules automobiles. Verwendung der Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14 als Radantriebsmotor bei Kraftfahrzeugen.