Die Erfindung betrifft einen kollektorlosen Gleichstrommotor mit einem zylindrischen Luftspalt und mit einem permanentmagnetischen Rotor, mit einer von einem Drehstellungsdetektor gesteuerten, im Betrieb ein Wechselfeld und damit ein Lücken aufweisendes, elektromagnetisches An triebsmoment erzeugenden Wicklung zur Überwindung der Momentenlücken des elektromagnetischen Antriebsmoments.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Betrieb eines solchen kollektorlosen Gleichstrommotors.
Motoren dieser Art haben einen sehr einfachen Aufbau und ermöglichen auch bei kleinen Leistungen einen sehr guten Wirkungsgrad, was besonders bei batteriebetriebenen Geräten wichtig ist, um eine lange Lebensdauer der Batterien zu erreichen.
Um einen ruhigen Lauf solcher Motoren zu erreichen, ist man bestrebt, ihr an der Welle abgegebenes Moment über die ganze Rotordrehung weitgehend gleichförmig zu halten.
Nach der vorliegenden Erfindung geht man zu diesem Zweck gemäss dem Wortlauf des Patentanspruches I vor. Die angegebene Magnetisierung der Rotorpole ermöglicht die Erzeugung eines weitgehend gleichmässigen elektromagnetischen Antriebsmoments, sofern der Strom im Stator über dem Stromflusswinkel nicht zu sehr schwankt. Obwohl naturgemäss auch bei einem erfindungsgemässen Motor die eigentlichen physikalischen Wirkungen von den Polen des Rotors hervorgerufen werden, hat es sich gezeigt, dass man bei der Ausbildung des Luftspaltverlaufs im wesentlichen die Lage der Pollücken beachten muss, da im Bereich der Pole selbst die Induktion praktisch gleichförmig ist. Dies wird im folgenden ausführlich erläutert.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich dadurch, dass zum Ausgleich des durch die Nuten des Stators im Bereich derselben bewirkten Induktionsabfalls der tatsächliche Luftspalt dort verkleinert ist. Hierdurch wird es ermöglicht, das an der Welle abgegebene Moment auch in denjenigen Winkelbereichen gleichmässig zu halten, in denen die Pollücken über die Nutöffnungen hinweglaufen.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines in erfindungsgemässer Weise ausgebildeten zweipoligen Aussenläufermotors und der zugehörigen Schaltelemente,
Fig. 2 eine Abwicklung des Luftspaltverlaufs über dem oberen Polbogen des Motors nach Fig. 1,
Fig. 3 und 4 zwei Schaubilder zum Erläutern einer stabilen und einer labilen Stellung des Rotors, und
Fig. 5 Schaubilder zum Erläutern der Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1.
Fig. 1 zeigt einen Aussenläufermotor 10 mit einem äusseren, als durchgehender Magnetring ausgebildeten zweipoligen Rotor 11, dessen Magnetisierung etwa gemäss Fig. 5a ausgebildet ist, also mit einer praktisch konstanten Induktion B im Bereich der Pole und mit schmalen Pollücken. Ersichtlich entspricht die in Fig. 5a dargestellte Magnetisierung nicht genau der Trapezform, wird aber im Sprachgebrauch des Elektromaschinenbaus als trapezförmig bezeichnet.
Die Breite der Pollücken beträgt z. B. 10-20 elektrisch.
In den Fig. 1 bis 4 sind die Stellen mit praktisch konstanter Induktion für den Nordpol mit schwarzer und für den Südpol mit grauer Farbe symbolisch angedeutet, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern. Es ist aber ausdrücklich darauf hinzuweisen, dass der gesamte Rotor 11 als radialmagnetisiertes permanentmagnetisches Teil, z. B. aus Bariumferrit, ausgebildet ist. - Die beiden Pollücken sind ebenfalls symbolisch angedeutet und mit 12 und 13 bezeichnet. Fig. 1 zeigt den Rotor 11 in einer seiner beiden stabilen Ruhestellun gen, die er bei stromlosem Zustand des Motors einnehmen kann. Diese Ruhestellungen sind durch die Form des Luftspalts und die Form der Magnetisierung B (Fig. 5a) bestimmt.
Im Betrieb läuft der Rotor 11 in Richtung des Pfeiles 14.
Der Stator 15 des Motors 10 ist als Doppel-T-Anker mit einem oberen Pol 16 und einem unteren Pol 17 ausgebildet, welche beide etwa die Umrissform eines Regenschirms haben, also jeweils fast den gesamten Polbogen umspannen, und welche zwischen sich zwei Nuten 18 und 19 einschliessen, in denen zwei in Reihe geschaltete Wicklungshälften 20 und 21 einer einsträngigen Wicklung angeordnet sind, deren Mittelanzapfung an einen Pluspol 22 geführt ist und deren freie Enden mit 23 bzw. 24 bezeichnet sind. Ein Hallgenerator 25 (oder ein äquivalentes Kommutierglied) ist an der Öffnung der Nut 19 oder einer elektrisch äquivalenten Stelle am Stator 15 angeordnet.
Der Luftspalt 26 über dem Pol 16 und der Luftspalt 27 über dem Pol 17 sind erfindungsgemäss jeweils in besonderer Weise ausgebildet. Dabei kommt es naturgemäss nur auf die wirksame Luftspaltgrösse an den einzelnen Stellen an, d. h., dass z. B. ein aus verschiedenen, an den einzelnen Stellen ungleiche Durchmesser aufweisenden Blechen geschichteter Stator an den einzelnen Stellen seines Umfangs jeweils eine gemittelte Spaltgrösse entsprechend der Erfindung haben muss; aus diesem Grund wird der wirksame Luftspalt im folgenden auch als äquivalenter Luftspalt bezeichnet, und zwar im Gegensatz zum tatsächlichen Luftspalt, wie er nach aussen hin in Erscheinung tritt. Für die folgende Beschreibung wird ein Stator 15 vorausgesetzt, welcher aus untereinander identischen Blechen geschichtet ist.
Auch hier ergeben sich noch Unterschiede zwischen dem tatsächlichen Verlauf des Luftspalts und dem Verlauf des wirksamen oder äquivalenten Luftspalts, und zwar an den Öffnungen der Nuten 18 und 19, wie das im folgenden erläutert wird.
Fig. 2 zeigt eine Abwicklung des oberen Luftspalts 26, welcher punktsymmetrisch zum unteren Luftspalt 27 verläuft. In Fig. 2 ist oben der Rotor 11 und unten der Stator 15 dargestellt, also ein Polbogen von 1800 elektrisch. Ausgehend von der Nut 18, nimmt der tatsächliche Luftspalt 26 über einem ersten Winkel alpha (z. B. 10-15" elektrisch) monoton bis zu einer Stelle 30 zu, an welcher der Maximalwert d2 des Luftspalts 26 erreicht wird. Von da an nimmt der tatsächliche Luftspalt 26 über einem zweiten Winkelbereich beta (z. B.
80-170" elektrisch) monoton ab bis etwa zur Öffnung der Nut 19, wo der Minimalwert d1 des tatsächlichen Luftspalts 26 erreicht wird. Von hier aus nimmt der an den Luftspalt 26 anschliessende Luftspalt 27 wieder monoton bis zur nächsten Stelle 30 hin zu.
Da die Öffnungen der Nuten 18 und 19 zum Einbringen der Wicklung 20, 21 und ihrer Isolation eine bestimmte Grösse haben müssen, bewirken sie, dass der äquivalente Luftspalt im Bereich dieser Nutöffnungen wesentlich grösser ist und etwa den Verlauf hat, der in Fig. 2 mit 32 für die Nut 18 und mit 33 für die Nut 19 bezeichnet ist, d. h., der äquivalente Luftspalt hat sein Minimum d3 etwa an den beiden Stellen 34 und 35, welche jeweils um einen Winkel gamma (z. B. 1040 elektrisch) vor der zugeordneten Nutöffnung liegen. (Bei einem Motor mit geschlossenen Nuten 18 und 19 müsste der Luftspalt den durch die Linien 32 und 33 angegebenen tatsächlichen Verlauf haben). Die beiden Winkel alpha und gamma ergeben also zusammen einen Winkel delta, innerhalb dessen der äquivalente Luftspalt in Drehrichtung gesehen zunimmt.
Dieser äquivalente Luftspalt ist für die Form des Reluktanzmoments massgebend. Zweckmässig legt man diesen Winkel delta so, dass der Hallgenerator 25 etwa in seiner Mitte oder um n 1800 elektrisch gegenüber dieser Mitte versetzt angeordnet ist, wobei n= 1, 2,... usw.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen übereinstimmend den Rotor 11 in seiner stabilen Ruhestellung, in der die beiden Pole des Rotors jeweils Gebieten kleinen Luftspalts gegenüberliegen und die Lage der Pollücken 12, 13 etwa mit den Stellen 30 grössten Luftspalts übereinstimmt, da in dieser Lage der magnetische Widerstand des Luftspalts insgesamt am geringsten ist.
Verdreht man den Rotor 11 um den Winkel beta in Drehrichtung 12 aus dieser stabilen Ruhelage, so muss man hierzu dem Rotor 11 von aussen Energie zuführen, da sich der magnetische Widerstand im Luftspalt vergrössert, oder anders gesagt, der Rotor 11 wird durch ein Reluktanzmoment gebremst. Im Betrieb wird diese Energie durch den Strom in der Wicklung 20 oder 21 zugeführt.
Nach Verdrehung um den Winkel beta erreicht der Rotor 11 die Lage nach Fig. 4, in der seine Pollücken 12 und 13 sozusagen auf den Stellen 34, 35 kleinsten äquivalenten Luftspalts reiten. In dieser Lage ist der magnetische Widerstand im Luftspalt am grössten, d. h., hier ist die grösste magnetische Energie im Motor gespeichert, und der Rotor 11 hat in dieser instabilen oder labilen Lage das Bestreben, sich in der einen oder der anderen Richtung so weit zu drehen, bis er wieder eine der beiden möglichen stabilen Lagen erreicht. Wird der Rotor 11 z. B. in Richtung des Pfeiles 14 weitergedreht, so gibt er auch ohne Zufuhr elektrischen Stromes ein Drehmoment ab, das bei geeigneter gleichmässiger Ausbildung der Zunahme des äquivalenten Luftspalts eine praktisch konstante Amplitude hat.
Man erkennt also, dass ein bremsendes Reluktanzmoment etwa im Winkelbereich beta vorhanden ist, in welchem die Pollücken 12, 13 über Gebiete abnehmenden äquivalenten Luftspalts hinweglaufen, und dass ein antreibendes Reluktanzmoment etwa im Winkelbereich delta vorhanden ist, in welchem die Pollücken 12, 13 über Gebiete zunehmenden äquivalenten Luftspalts hinweglaufen, und man erkennt ferner, dass es, wie dargestellt, möglich ist, die für die Herstellung des Motors unvermeidlichen Nutöffnungen 18, 19 dadurch zu kompensieren, dass man den tatsächlichen Luftspalt im Bereich dieser Nutöffnungen verkleinert.
Zum Steuern des Stromes in den Wicklungen 20 und 21, abhängig von der Lage der Pole des Rotors 11, dient der Hallgenerator 25, dessen einer Steueranschluss über einen Widerstand 36 mit dem Pluspol 22 verbunden ist, während sein anderer Steueranschluss mit einer Minusleitung 37 einer Gleichspannungsquelle (z. B. 24 V) verbunden ist. Die beiden Ausgänge des Hallgenerators 25 sind mit den Basen zweier npn Transistoren 38 und 39 verbunden, deren Emitter mit der Minusleitung 37 verbunden sind, während der Kollektor des Transistors 38 mit dem Anschluss 24 und der Kollektor des Transistors 39 mit dem Anschluss 23 der Wicklung 20 bzw.
21 verbunden ist. Auf diese Weise wird bei der Umdrehung des Rotors 11 beim Vorbeilaufen des Südpols (wie in Fig. 1 und 2 dargestellt) am Hallgenerator 25 praktisch während des gesamten, symbolisch grau dargestellten Winkelbereichs der Transistor 39 und damit die Wicklung 20 eingeschaltet, und ebenso wird beim Vorbeilaufen des Nordpols praktisch während des gesamten, symbolisch schwarz dargestellten Winkelbereichs der Transistor 38 und damit die Wicklung 21 eingeschaltet. Der Strom in den Wicklungen 20 oder 21 ist also nur beim Vorbeilaufen der Pollücken 12 bzw. 13 am Hallgenerator 25 völlig unterbrochen und nimmt dann entsprechend der Zunahme der Induktion bis zu einem praktisch konstanten Maximalwert zu, wie das in Fig. 5b für die Ströme i38 und i39 in den Transistoren 38 und 39 dargestellt ist.
In Verbindung mit der im Bereich der Rotorpole gemäss Fig. 5a praktisch konstanten Induktion ergibt sich ein praktisch konstantes elektromagnetisches Antriebsmoment Mei, wie es in Fig. 5c dargestellt ist. Dieses Moment hat nur relativ schmale Lücken 45. In diesen Lücken wird das antreibende Reluktanzmoment wirksam.
Fig. 5d zeigt den Verlauf des mit Mrei bezeichneten Reluktanzmoments über einer Rotorumdrehung. Mit 46 ist die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte stabile Rotorstellung bezeichnet, und mit 47 die in Fig. 4 dargestellte labile Rotorstellung. In beiden Fällen durchläuft das Reluktanzmoment den Wert 0. Man erkennt ferner den Bereich des mit 48 bezeichneten bremsenden Reluktanzmoments zwischen diesen Punkten 46 und 47, dessen Länge im wesentlichen durch den Winkel beta bestimmt ist, und den an den Punkt 47 anschliessenden Bereich des mit 49 bezeichneten antreibenden Reluktanzmoments, dessen Länge im wesentlichen durch den Winkel delta bestimmt ist. An den Bereich 49 schliesst sich wieder ein stabiler Punkt 50 und dann ein labiler Punkt 51 an, d. h., ein solcher Motor durchläuft pro Umdrehung zwei stabile und zwei labile Rotorstellungen.
Sieht man von den Ummagnetisierungsverlusten im magnetischen Kreis eines solchen Motors ab, so muss die zwischen den Punkten 46 und 47 gespeicherte magnetische Energie, die durch ein Minuszeichen symbolisch gekennzeichnet ist, gleich gross sein wie die zwischen den Punkten 47 und 50 abgegebene, symbolisch mit einem Pluszeichen bezeichnete magnetische Energie, d. h., wenn z. B. der Winkel beta gross und der Winkel delta klein gewählt wird, hat der Bereich 48 des Reluktanzmoments einen kleinen und der Bereich 49 einen grossen Absolutwert seiner Amplitude.
Fig. 5e zeigt die Überlagerung der beiden Momente Mei und Frei, welche zusammen ein praktisch konstantes Moment Mge5 an der (nicht dargestellten) Ausgangswelle des Motors 10 ergeben. Um dies zu erreichen, müssen Mei und Mrei wie dargestellt spiegelbildlich zu einer Geraden 52 verlaufen, welche 50% von Mge5 entspricht. Naturgemäss lässt sich diese Bedingung in den seltensten Fällen genau erfüllen, doch hat es sich gezeigt, dass man mit Hilfe der Erfindung ein Ausgangsmoment erhalten kann, das einen weitgehend gleichförmigen Verlauf hat.
Der Wert dieses Moments ist sozusagen in den Motor einprogrammiert, d. h., ein solcher Motor muss an den jeweiligen Anwendungsfall und das dort verlangte Moment ungefähr angepasst sein, wenn man optimale Ergebnisse erzielen will.
Nach der Lehre der vorliegenden Erfindung kann man naturgemäss ebenso einen Innenläufermotor ausbilden, wobei dann Stator und Rotor in der Abwicklung dasselbe Bild ergeben, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Innenläufermotoren dieser Art sind in der deutschen Offenlegungsschrift 22 25 442.8 und in der DT-OS 23 14 259.8 dargestellt, worauf zur Vermeidung unnötiger Ausführlichkeit ausdrücklich hingewiesen wird.
The invention relates to a brushless direct current motor with a cylindrical air gap and with a permanent magnetic rotor, with an alternating field controlled by a rotary position detector and thus a gap in operation, electromagnetic drive torque generating winding to overcome the torque gaps of the electromagnetic drive torque.
The invention also relates to a method for operating such a brushless direct current motor.
Motors of this type have a very simple structure and enable a very good degree of efficiency even with low powers, which is particularly important for battery-operated devices in order to achieve a long service life for the batteries.
In order to achieve smooth running of such motors, efforts are made to keep the torque given to the shaft largely uniform over the entire rotation of the rotor.
According to the present invention, one proceeds according to the wording of claim I for this purpose. The specified magnetization of the rotor poles enables the generation of a largely uniform electromagnetic drive torque, provided that the current in the stator does not fluctuate too much over the current flow angle. Although the actual physical effects are naturally also caused by the poles of the rotor in a motor according to the invention, it has been shown that the position of the pole gaps must essentially be taken into account when creating the air gap, since the induction is practically uniform in the area of the poles themselves is. This is explained in detail below.
A particularly advantageous embodiment results from the fact that the actual air gap there is reduced in order to compensate for the induction drop caused by the slots of the stator in the area thereof. This makes it possible to keep the torque given to the shaft uniform even in those angular ranges in which the pole gaps run across the slot openings.
Further advantageous developments of the invention result from the exemplary embodiment described below and shown in the drawing. Show it:
1 shows a schematic representation of a two-pole external rotor motor designed in accordance with the invention and the associated switching elements,
FIG. 2 shows a development of the air gap over the upper pole arc of the motor according to FIG. 1,
3 and 4 two diagrams to explain a stable and an unstable position of the rotor, and
5 shows diagrams for explaining the mode of operation of the arrangement according to FIG. 1.
1 shows an external rotor motor 10 with an outer, two-pole rotor 11 designed as a continuous magnetic ring, the magnetization of which is designed approximately as in FIG. 5a, that is, with a practically constant induction B in the area of the poles and with narrow pole gaps. It can be seen that the magnetization shown in FIG. 5a does not exactly correspond to the trapezoidal shape, but is referred to as trapezoidal in the parlance of electrical engineering.
The width of the pole gaps is z. B. 10-20 electrical.
In FIGS. 1 to 4, the points with practically constant induction are indicated symbolically for the north pole with black and for the south pole with gray color in order to facilitate understanding of the invention. However, it should be expressly pointed out that the entire rotor 11 as a radially magnetized permanent magnetic part, e.g. B. made of barium ferrite. - The two pole gaps are also indicated symbolically and labeled 12 and 13. Fig. 1 shows the rotor 11 in one of its two stable rest positions, which it can assume when the motor is de-energized. These rest positions are determined by the shape of the air gap and the shape of the magnetization B (FIG. 5a).
During operation, the rotor 11 runs in the direction of the arrow 14.
The stator 15 of the motor 10 is designed as a double-T armature with an upper pole 16 and a lower pole 17, both of which have roughly the outline shape of an umbrella, i.e. each span almost the entire pole arc, and which have two grooves 18 and between them 19, in which two series-connected winding halves 20 and 21 of a single-strand winding are arranged, the center tap of which is led to a positive pole 22 and the free ends of which are denoted by 23 and 24, respectively. A Hall generator 25 (or an equivalent commutation element) is arranged at the opening of the groove 19 or an electrically equivalent point on the stator 15.
The air gap 26 above the pole 16 and the air gap 27 above the pole 17 are each designed in a special way according to the invention. Naturally, it only depends on the effective size of the air gap at the individual points, i.e. i.e. that z. B. a stator layered from different sheets having different diameters at the individual points must have an averaged gap size according to the invention at the individual points of its circumference; For this reason, the effective air gap is also referred to below as the equivalent air gap, in contrast to the actual air gap as it appears to the outside. For the following description, a stator 15 is assumed which is layered from mutually identical sheets.
Here, too, there are still differences between the actual course of the air gap and the course of the effective or equivalent air gap, specifically at the openings of the grooves 18 and 19, as will be explained below.
2 shows a development of the upper air gap 26, which runs point-symmetrically to the lower air gap 27. In Fig. 2 the rotor 11 is shown at the top and the stator 15 at the bottom, that is, a pole arc of 1800 electrical. Starting from the groove 18, the actual air gap 26 increases monotonically over a first angle alpha (e.g. 10-15 "electrical) up to a point 30 at which the maximum value d2 of the air gap 26 is reached. From then on, increases the actual air gap 26 over a second angular range beta (e.g.
80-170 ″ electrical) monotonously down to approximately the opening of the groove 19, where the minimum value d1 of the actual air gap 26 is reached. From here the air gap 27 adjoining the air gap 26 increases again monotonously up to the next point 30.
Since the openings of the grooves 18 and 19 for the introduction of the winding 20, 21 and its insulation must have a certain size, they have the effect that the equivalent air gap in the area of these groove openings is much larger and has roughly the course that is shown in FIG 32 for the groove 18 and 33 for the groove 19, i. That is, the equivalent air gap has its minimum d3 approximately at the two points 34 and 35, which are each an angle gamma (e.g. 1040 electrical) in front of the associated groove opening. (In the case of a motor with closed grooves 18 and 19, the air gap should have the actual course indicated by the lines 32 and 33). The two angles alpha and gamma thus together result in an angle delta within which the equivalent air gap increases as seen in the direction of rotation.
This equivalent air gap is decisive for the shape of the reluctance torque. Expediently, this angle delta is set so that the Hall generator 25 is arranged approximately in its center or electrically offset by n 1800 with respect to this center, where n = 1, 2, ... etc.
1 to 3 show the rotor 11 in its stable rest position, in which the two poles of the rotor each face areas of small air gap and the position of the pole gaps 12, 13 approximately coincides with the points 30 of the largest air gap, since in this position the magnetic resistance of the air gap is lowest overall.
If the rotor 11 is rotated by the angle beta in the direction of rotation 12 from this stable rest position, energy must be supplied to the rotor 11 from the outside for this purpose, since the magnetic resistance in the air gap increases, or in other words, the rotor 11 is braked by a reluctance torque . During operation, this energy is supplied by the current in the winding 20 or 21.
After rotating through the angle beta, the rotor 11 reaches the position according to FIG. 4, in which its pole gaps 12 and 13 ride, so to speak, on the points 34, 35 of the smallest equivalent air gap. In this position the magnetic resistance in the air gap is greatest, i.e. That is, here the greatest magnetic energy is stored in the motor, and in this unstable or unstable position the rotor 11 tends to rotate in one direction or the other until it reaches one of the two possible stable positions again . If the rotor 11 z. B. rotated further in the direction of arrow 14, it emits a torque even without the supply of electrical current, which has a practically constant amplitude with a suitable uniform design of the increase in the equivalent air gap.
It can therefore be seen that a braking reluctance torque is present approximately in the angle range beta, in which the pole gaps 12, 13 run over areas of decreasing equivalent air gap, and that a driving reluctance torque is present approximately in the angle range delta in which the pole gaps 12, 13 over areas increasing equivalent air gap, and it can also be seen that, as shown, it is possible to compensate for the slot openings 18, 19, which are unavoidable for the production of the motor, by reducing the actual air gap in the area of these slot openings.
To control the current in the windings 20 and 21, depending on the position of the poles of the rotor 11, the Hall generator 25 is used, one control connection of which is connected to the positive pole 22 via a resistor 36, while its other control connection is connected to a negative line 37 of a DC voltage source (e.g. 24 V) is connected. The two outputs of Hall generator 25 are connected to the bases of two npn transistors 38 and 39, the emitters of which are connected to negative line 37, while the collector of transistor 38 is connected to terminal 24 and the collector of transistor 39 is connected to terminal 23 of winding 20 or.
21 is connected. In this way, during the rotation of the rotor 11 when the south pole passes (as shown in FIGS. 1 and 2) at the Hall generator 25, the transistor 39 and thus the winding 20 are switched on practically during the entire angular range shown symbolically in gray Passing the north pole practically during the entire angular range symbolically shown in black, the transistor 38 and thus the winding 21 are switched on. The current in the windings 20 or 21 is therefore only completely interrupted when the pole gaps 12 or 13 pass the Hall generator 25 and then increases in accordance with the increase in induction up to a practically constant maximum value, as in FIG. 5b for the currents i38 and i39 is shown in transistors 38 and 39.
In connection with the induction, which is practically constant in the area of the rotor poles according to FIG. 5a, a practically constant electromagnetic drive torque Mei results, as is shown in FIG. 5c. This moment has only relatively narrow gaps 45. The driving reluctance moment becomes effective in these gaps.
5d shows the course of the reluctance torque designated by Mrei over one rotor revolution. The stable rotor position shown in FIGS. 1 to 3 is denoted by 46, and the unstable rotor position shown in FIG. 4 is denoted by 47. In both cases, the reluctance torque passes through the value 0. The area of the braking reluctance torque designated by 48 between these points 46 and 47, the length of which is essentially determined by the angle beta, and the area adjoining point 47 of the area marked 49 designated driving reluctance torque, the length of which is essentially determined by the angle delta. The area 49 is again followed by a stable point 50 and then an unstable point 51, i. This means that such a motor runs through two stable and two unstable rotor positions per revolution.
Disregarding the magnetic reversal losses in the magnetic circuit of such a motor, the magnetic energy stored between points 46 and 47, which is symbolically indicated by a minus sign, must be the same as that emitted between points 47 and 50, symbolically with a Plus sign denotes magnetic energy, d. i.e. if z. If, for example, the angle beta is selected to be large and the angle delta to be small, the region 48 of the reluctance torque has a small and the region 49 a large absolute value of its amplitude.
5e shows the superposition of the two moments Mei and Frei, which together result in a practically constant moment Mge5 on the output shaft (not shown) of the motor 10. In order to achieve this, Mei and Mrei must run as a mirror image of a straight line 52, which corresponds to 50% of Mge5. Naturally, this condition can only be met exactly in the rarest of cases, but it has been shown that, with the aid of the invention, an output torque can be obtained that has a largely uniform course.
The value of this torque is programmed into the motor, so to speak. In other words, such a motor must be approximately adapted to the particular application and the torque required there if optimal results are to be achieved.
According to the teaching of the present invention, it is naturally also possible to design an internal rotor motor, in which case the stator and rotor in the development result in the same picture as is shown in FIG. Internal rotor motors of this type are shown in German Offenlegungsschrift 22 25 442.8 and in DT-OS 23 14 259.8, which is expressly pointed out to avoid unnecessary detail.