DE68921721T2

DE68921721T2 - Elektronisch kommutierter Motor und dafür feststehender Anker mit Schlitzen aufweisenden Zähnen und mit einer Schräge zwischen den Nuten und dem permanenten Magnetfeld zum Abschwächen des pulsierenden Drehmoments.

Info

Publication number: DE68921721T2
Application number: DE68921721T
Authority: DE
Inventors: Harold Barnard Harms; Ronald John Krefta; John Leonard Oldenkamp
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1989-12-11
Publication date: 1995-11-16
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: CA2005533A1; EP0375228B1; DE68921721T3; EP0375228A1; JPH02219453A; US4933584A; EP0375228B2; CA2005533C; DE68921721D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft dynamoelektrische Maschinen und insbesondere einen elektronisch kommutierten Motor mit einer drehbaren Anordnung, die Schrägmagnete hat, um ein Verzahnen zu vermindern, und die eine stationäre Anordnung mit mit Vertiefungen versehenen Zähnen hat, um das Verzahnen zu vermindern.
Während herkömmliche bürstenkommutierte Gleichstrommotore vorteilhafte Eigenschaften haben können, einschließlich der Möglichkeit, die Betriebsdrehzahlen zu ändern, können Nachteile auftreten, beispielsweise ein Verzahnen, Bürstenverschleiß, elektrischer Verlust, Geräusch- und eine Hochfrequenzstörung, die durch Funkenbildung zwischen den Bürsten und dem in Segmenten aufgebauten Kommutator verursacht wird, wodurch die Verwendbarkeit eines derartigen kommutierten Gleichstrommotors auf manchen Gebieten, wie beispielsweise auf dem Gebiet der Steuerung von angeblasenen Öfen, begrenzt sein kann. Elektronisch kommutierte Motore, wie beispielsweise bürstenlose Gleichstrommotore und Permanentmagnetmotore mit elektronischer Kommutierung, sind nunmehr entwickelt worden, und es wird allgemein davon ausgegangen, daß sie vorteilhafte Eigenschaften im Vergleich zu bürstenkommutierten Gleichstrommotoren ohne deren Nachteile haben, während sie außerdem weitere wichtige Vorteile haben.
Verschiedene Schaltungs- und Motorentwürfe sind in der Vergangenheit verwendet worden, um verschiedene Arten von bürstenlosen Gleichstrommotoren zu entwickeln, wie im US-Patent Nr. 4 005 347, erteilt am 25. Januar 1977, im US-Patent Nr. 4 015 182, erteilt am 29. März 1975, und im US-Patent Nr. 4 449 079, erteilt am 15. Mai 1984, beispielhaft ausgeführt. Derartige bürstenlose Gleichstrommotore haben einen Stator mit einer Mehrzahl von darin vorhandenen Wicklungen, einen Rotor mit einer Mehrzahl konstantmagnetischer Polbereiche zur Erzeugung einer variablen Luftspaltenergie, und Sensoren zum Erfühlen der Relativstellung der Rotorpolbereiche in Bezug auf den Stator. Durch die Positionssensoren entwickelte Signale werden durch einen Stromkreis verarbeitet, um die Wicklungen des Motors selektiv mit Energie zu versorgen.
Die JP-A-56-153961 offenbart eine elektrische Drehmaschine, die dazu ausgelegt ist, die Verzahnungskraft zu vermindern und das elektromagnetische Drehmoment der Maschine zu vergleichmäßigen, indem zusätzliche Nuten an den Haupt- und Hilfsschenkelpolen des Ankerkerns ausgebildet sind, und indem an den jeweiligen Magnetpolen Schrägen vorgesehen sind.
Die Maschine umfaßt einen an einem Rotor angebrachten Ringmagneten, der N-Pole, S-Pole und nichtmagnetische Pole hat, von denen jeder die gleiche Winkelbreite hat. Ein Ankerkern 3 hat Hauptschenkelpole mit einer effektiven Teilung von 60º und Hilfsschenkelpole mit einer effektiven Teilung von 30º und Hilfsnuten, von denen jede eine Teilung (15º-Intervall) von 1/4 der effektiven Teilung der Hauptschenkelpole hat, und sind an dem Teil vorgesehen, der wirksam den Haupt- und Hilfsschenkelpolen gegenübersteht. Schrägen mit jeweils einem Schrägwinkel entsprechend der Teilung der Hilfsnut sind an den jeweiligen Polen des Magneten ausgebildet.
Weitere Verbesserungen der elektronisch kommutierten Motorsysteme können günstig zu einer breiter gestreuten Verwendung derartiger Motore bei verschiedenen Anwendungen beitragen, einschließlich bei Luftbearbeitungs- und Pumpsystemen. Verbesserungen, die ein Verzahnen vermindern und ein konstantes Drehmoment und eine Drehzahl erzeugen, während eine gegenelektromotorische Kraft (EMK) mit einer Wellenform mit maximierter Flachdachbreite wünschenswert wäre.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektrisch kommutierter Motor geschaffen, enthaltend: eine drehbare Anordnung mit mehreren Permanentmagnetbereichen, die um eine Drehachse rotieren, wenn die drehbare Anordnung umläuft, und eine stationäre Anordnung in magnetischer Kopplungsrelation mit den Permanentmagnetbereichen der drehbaren Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetbereiche in Bezug auf die Drehachse so orientiert sind, daß sie ein Magnetfeld mit Flußlinien entlang einer Ebene bilden, die einen Schrägwinkel von s Grad mechanisch in Bezug auf die Drehachse bildet, wobei s ungleich Null ist, wobei jeder der Permanentmagnetbereiche wenigstens zwei in Umfangsrichtung benachbarte, permanentmagnetisierte Magnetsegmente aufweist, die eine radiale Polarisation haben und einen Raum zwischen den Segmenten aufweisen, die einen axial langgestreckten, im wesentlichen unmagnetisierten Abschnitt aufweisen, der einen Schrägwinkel s¹ Grad mechanisch in Bezug auf die Drehachse bildet, und daß die stationäre Anordnung t im Abstand angeordnete Zähne aufweist, wobei benachbarte Zähne dazwischen eine Nut bilden, wobei jeder Zahn Wicklungsstufen in Bezug auf die Zähne aufweist, die für eine Kommutierung in wenigstens einer vorgewählten Sequenz angepaßt sind, wobei t eine positive ganze Zahl ist; und wobei das schräge Magnetfeld eine im wesentlichen konstante Luftspaltenergie hat, um ein Verzahnen zwischen der drehbaren Anordnung und der stationären Anordnung zu vermindern.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nunmehr beispielhaft auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen; es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht quer zur Drehachse der stationären Anordnung und der drehbaren Anordnung eines Steuerwicklungsmotors oder eines Motors mit verteilten Wicklungen gemäß der Erfindung, der mit Vertiefungen versehene Zahnmagnete enthält unter Darstellung der Permanentmagnete im Querschnitt;
Fig. 2A eine schematische Teilauf sicht eines Statorblechs der Rahmengröße 180 gemäß der Erfindung, der 36 Nuten und eine (1) Vertiefung pro Zahn hat,
Fig. 2B eine schematische Teilaufsicht eines Statorblechs der Rahmengröße 180 gemäß der Erfindung, der 24 Schlitze und zwei (2) Vertiefungen pro Zahn hat,
Fig. 3 eine vergrößerte schematische perspektivische Teilansicht eines Zahns eines Statorblechs der Fig. 28, der darin zwei Schrägnuten und zwei Schrägvertiefungen hat,
Fig. 4 eine vergrößerte schematische perspektivische Teilansicht einer der Vertiefungen in dem Zahn des Statorblechs, der in Fig. 3 gezeigt ist,
Fig. 5 eine vergrößerte schematische perspektivische Teilansicht eines Schrägzahns eines Statorblechs, der zwei Schrägnuten und zwei Schrägvertiefungen darin hat,
Fig. 6A, 6B und 6C verschiedene Konfigurationen der Stirnfläche eines mit Vertiefungen versehenen Zahns in Aufsicht,
Fig. 7 eine Tabelle zur Erläuterung verschiedener Parameter des Motors mit verteilter Wicklung,
Fig. 8A eine Querschnittsansicht quer zur Drehachse der stationären Anordnung und der drehbaren Anordnung eines Schenkelpolmotors mit drei Zähnen und zwei Polen gemäß der Erfindung einschließlich Schrägübergängen und Schrägphantommagneträumen,
Fig. 8B und 8C Aufsichten jeweils entlang Linien B-B und C- C von Fig. 8A,
Fig. 9A eine schematische lineare Abwicklung der magnetischen Ausrichtung der Wicklungen der stationären Abwicklung und der Magnetpole der drehbaren Anordnung des Motors von Fig. 8A,
Fig. 9B bis 9K schematische lineare Abwicklungen des Motors der Erfindung.
In den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen bezeichnen dieselben Bezugsziffern dieselben Teile.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Hochqualitäts-Servomotore müssen bei der Drehzahl Null präzise arbeiten. Um eine derartige Präzision zu erreichen, sollte ein Servomotor im wesentlichen keine Verzahnungseffekte aufweisen, wie sie bei einem elektronisch kommutierten Motor mit auf einer Oberfläche angebrachtem Magneten auftreten. Die erforderliche Beseitigung der Verzahnungseffekte muß ohne Erweiterung der Komplexität der Servosteuerung erreicht werden. Das Verzahnen in einem elektronisch kommutierten Motor kann entweder durch Schräganordnen des Magnetfelds der drehbaren Anordnung mit einer Nutteilung oder durch Schräganordnen der Statorbleche mit einer Nutteilung im wesentlichen eliminiert werden. Dieses Schräganordnen muß ohne Vermindern der Breite (Dauer) des "Flachdachs" der Wellenform der gegenmotorischen Kraft (EMK) erreicht werden. Die Wirkung eines Flachdachs verminderter Breite ist, wann immer eine Kommutierung auftritt, ein unerwünschter Drehmomenteinbruch. Das Anordnen einer Vertiefung in der Stirnseite eines Zahns, um eine Nutöffnung zu "imitieren", vermindert den zur Verminderung des Verzahnens erforderlichen Schrägwinkel um die Hälfte. Dadurch wird die Dauer des Flachdachs der Gegen-EMK-Wellenform deutlich verbessert. Eine weitere Verminderung des zum Vermindern des Verzahnens erforderlichen Schrägwinkels kann durch Vorsehen von zwei oder mehr Vertiefungen in der Stirnseite des Zahns erreicht werden. Wenn in der Zahnstirnseite 2 Vertiefungen vorgesehen werden, wird die erforderliche Schräge um ein Drittel der Schräge vermindert, die erforderlich ist, wenn keine Vertiefungen vorgesehen sind. Bei dieser Konfiguration befindet sich die Flachdachdauer nahezu am gewünschten Wert.
In Bezug auf Fig. 1 wird das Verzahnen durch Verwenden eines elektronisch kommutierten Motors 10 vermindert, der im wesentlichen eine konstante Luftspaltenergie hat. Der Motor 10 umfaßt eine drehbare Anordnung 100 mit drei Permanentmagnetelementen 102, die um eine Drehachse 104 rotieren, wenn die drehbare Anordnung umläuft. Der Motor umfaßt außerdem eine stationäre Anordnung 106 in magnetischer Kopplungsrelation mit den Permanentmagnetelementen 102 der drehbaren Anordnung 100. Die stationäre Anordnung 106 hat t beabstandete Zähne 108, wobei benachbarte Zähne dazwischen eine Nut 110 bilden. Die stationäre Anordnung 106 hat verteilte Wicklungsstufen 107 auf drei benachbarten Zähnen 108, die für eine Kommutierung in wenigstens einer vorgewählten Sequenz angepaßt sind. Wie gezeigt, können drei Wicklungen verwendet werden, wobei jede Wicklung um drei benachbarte Zähne herum verläuft und durch ein Rechteck, einen Kreis oder ein Dreieck bezeichnet ist. Obwohl der Motor 10 in einer Standardkonfiguration mit. der drehbaren Anordnung-100 innerhalb der stationären Anordnung 106 gezeigt ist, kann davon ausgegangen werden, daß die Erfindung bei einem komplementär aufgebauten Motor verwendet werden kann, bei dem die stationäre Anordnung 106 sich innerhalb der drehbaren Anordnung befindet.
In Fig. 1 ist ein Motor mit neun (9) Zähnen 108 gezeigt, so daß die Anzahl der Zähne t gleich 9 ist. Jeder Zahn 108 ist mit n = zwei Vertiefungen derart versehen, daß n gleich 2 ist. Jeder Zahn 108 hat Oberflächen, die durch die Bezugsziffern 112, 114, 116 bezeichnet sind, benachbart zur drehbaren Anordnung 100 mit n = 2 langgestreckten Vertiefungen 118 darin.
In Fig. 2A ist ein Blech 202 der Rahmengröße 180 mit einem Innendurchmesser von 58,72 mm (2,312 Inch) und mit einem Außendurchmesser von 95 mm (3,74 Inch) und mit 36 Zähnen 204 gezeigt, so daß t gleich 36 ist. Gezeigt ist lediglich ein Abschnitt des Blechs. Benachbarte Zähne 204 legen dazwischen eine Nut 206 fest. Jeder Zahn 204 hat eine einzige Vertiefung 208 darin, so daß n gleich 1 ist. Jeder Zahn 204 hat Oberflächen 210, 212, die der drehbaren Anordnung gegenüberliegen würden. In Fig. 2B ist ein Blech 222 der Rahmengröße 180 mit 24 Zähnen 224 gezeigt, so daß t gleich 24 ist. Lediglich ein Abschnitt der Bleche ist gezeigt. Benachbarte Zähne 224 legen eine Nut 226 dazwischen fest. Jeder Zahn 224 hat zwei Vertiefungen 228 darin, so daß n gleich 2 ist. Jeder Zahn 224 hat Oberflächen 230, 232, 234, die der drehbaren Anordnung gegenüberliegen würden.
Die stationäre Anordnung 106 umfaßt üblicherweise eine Mehrzahl von Wicklungsstufen, die dazu ausgelegt sind, elektrisch mit Energie versorgt zu werden, um ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen. Im Falle eines Schenkelpolmotors handelt es sich bei den Stufen um Drahtspulen, die einzeln um einen Zahn des Statorblechkerns gewickelt sind. Der Kern ist aus einem Stapel von Blechen gebildet, wie beispielsweise in den Fig. 2A und 28 gezeigt, und kann durch vier Halteklammern zusammengehalten werden, von denen eine in jeder Ecke des Kerns angeordnet ist. Alternativ kann der Kern durch andere geeignete Mittel zusammengehalten sein, wie beispielsweise durch Schweißen oder Klebeverbinden, oder sie können lediglich durch die Wicklungen zusammengehalten sein, wie dies jeweils zum Wissen des Fachmanns gehört. Während die stationäre Anordnung zum Zweck der Erläuterung dargestellt ist, kann davon ausgegangen werden, daß andere stationäre Anordnungen aus vielgestaltigen anderen Konstruktionen mit unterschiedlichen Formen und einer unterschiedlichen Zahnanzahl im Umfang der Erfindung verwendet werden können, um zumindest einige deren Aufgaben zu erfüllen.
Fig. 3 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Zähne 224 des Blechs von Fig. 2B. Jede Vertiefung 302 hat eine Länge L, gemessen entlang der Längsabmessung der Vertiefung, eine Querbreite W, gemessen entlang der Querachse sowie senkrecht zu der Längsachse und parallel zur Oberfläche 312, 314, 316. Die Vertiefung 302 hat zudem eine radiale Tiefe D, gemessen entlang dem Radius der Achse der Drehachse 104 (die in Fig. 1 gezeigt ist). Obwohl die Vertiefung mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt gezeigt ist, versteht es sich, daß die Vertiefung bezüglich ihrer Gestalt oder ihres Querschnitts beliebig sein kann, wie beispielsweise halbkreisförmig, wie in Fig. 2A gezeigt.
Die Motoranordnung arbeitet in der folgenden Weise. Wenn die Wicklungsstufen in zeitlicher Sequenz oder Abfolge mit Energie gespeist werden, werden drei Sätze von Magnetpolen erzeugt, die ein radiales Magnetfeld schaffen, das sich im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn um den Kern herum in Abhängigkeit von der vorausgewählten Sequenz oder Ordnung bewegt, in der die Stufen mit Energie gespeist werden. Dieses sich bewegende Feld schneiden sich mit dem Flußfeld der Magnetpole, um den Rotor dazu zu veranlassen, relativ zu dem Kern in der gewünschten Richtung zu rotieren, um ein Drehmoment zu entwickeln, das eine direkte Funktion der Intensitäten oder Stärken der Magnetfelder ist. Die Wicklungsstufen werden ohne Bürsten durch Abfühlen der Drehstellung der drehbaren Anordnung kommutiert, wenn diese innerhalb des Kerns umläuft, und durch Verwenden elektrischer Signale, die als Funktion der Drehstellung des Rotors sequentiell erzeugt werden, um eine Gleichspannung an jede der Wicklungsstufen in unterschiedlichen vorgewählten Reihenfolgen oder Sequenzen anzulegen, welche die Drehrichtung des Motors bestimmen. Das Stellungsabfühlen erfolgt durch eine Stellungsermittlungsschaltung, die auf die gegenelektromotorische Kraft (EMK) anspricht, um ein simuliertes Signal zu erzeugen, das die Drehstellung des Rotors anzeigt, um die zeitlich sequentielle Anlegung einer Spannung an die Wicklungsstufen des Motors zu steuern.
Der Motor 10 kann demnach ein (nicht gezeigtes) Mittel, wie beispielsweise eine gedruckte Schaltkarte umfassen, um die gegenelektromotorische Kraft (EMK), die in jede der Wicklungsstufen durch die Permanentmagnetelemente 102 induziert wird, abzufühlen. Die gedruckte Schaltkarte kommutiert die Wicklungsstufen ansprechend auf das Abfühlen der Gegen-EMK, die in die Wicklungsstufen induziert wird, um die Drehanordnung 100 in Drehung zu versetzen. Die Schrägvertiefungen 118 vermindern ein Verzahnen zwischen der drehbaren Anordnung und der stationären Anordnung, wenn die drehbare Anordnung umläuft, durch Verteilen des Magnetflusses derart, daß eine im wesentlichen konstante Luftspaltenergie erzeugt wird. Andere Mittel zum Stellungsabfühlen können ebenfalls verwendet werden.
Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, kann jeder Zahn 224 mit einer seitlich quer verlaufenden Spitze 320 versehen sein, die integral mit dem Zahn ausgebildet ist. Die Spitze 320 bildet einen Teil der Oberfläche 312, 314, 316, die benachbart zu der drehbaren Anordnung liegt. Die Bezugsziffer 320 markiert allgemein die Grenze zwischen dem Zahn 224 und der Spitze 320. Die Vertiefung 302 ist so angordnet, daß sie an dieser Grenze 322 der Spitze 318 und des Zahns 224 derart zentriert ist, daß ein Abschnitt 324 der Vertiefung 302 sich im Zahn 224 und der verbleibende Abschnitt 326 der Vertiefung 302 sich in der Spitze 318 befindet. Die Vertiefung 302 hat allgemein gegenüberliegende Seiten 328 und 330, die parallel zueinander und zu einer Bodenfläche verlaufen. Der Abschnitt 324 der Bodenfläche, der einen Teil des Zahns 224 bildet und innerhalb von diesem liegt, verläuft im wesentlichen parallel zu den Oberflächen 312, 314, die der drehbaren Anordnung gegenüberliegen. Der verbleibende Abschnitt 326 der Bodenfläche, der einen Teil der Spitze 318 bildet und innerhalb dieser legt, verläuft im wesentlichen parallel zu der Oberfläche der Spitze 318 gegenüber der Oberfläche 312, 314, d.h. der Grundfläche 336 der Spitze 318.
Durch Ausrichten des Abschnitts 326 der Bodenfläche parallel zur Oberfläche 336 wird die Gesamtmasse der Spitze 318 im Vergleich zu einer Vertiefung vergrößert, die einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit einer Bodenfläche hat, die im wesentlichen eben ist und parallel zu den Oberflächen 312, 314 verläuft. Durch Vergrößerung der Masse der Spitze wird die Periode, während welcher die Spitze 318 während des Betriebs des Motors magnetisch gesättigt sein kann, in Abhängigkeit vom Betriebsbereich des Motors vermindert oder eliminiert. Die Masse der Spitze 318 kann alternativ durch Ändern ihrer Form vergrößert werden. Beispielsweise kann die axiale Länge LA der Spitze durch konisches Erweitern der Kanten 515 der Spitze in axialer Richtung vergrößert werden, um die Masse der Spitze zu vergrößern, wie in Fig. 5 gezeigt.
Sämtliche Abmessungen sind Näherungsabmessungen und bei den vorliegend genannten Abmessungen handelt es sich um die mittlere Abmessung der Vertiefung in jeder gezeigten Richtung. Beispielsweise kann davon ausgegangen werden, daß die Ausnehmung unsymmetrisch sein kann. Wenn eine Abmessung eine Vertiefung nicht über die gesamte Vertiefung dieselbe ist, würde die Breite, Tiefe und Länge der Vertiefung als mittlere Abmessung in jeder gewünschten Richtung in Betracht gezogen werden.
Die gesamte Vertiefung 118 kann in der Spitze 120 angeordnet sein (nicht gezeigt). Die Bodenfläche der Spitze hat eine Oberfläche, die im wesentlichen parallel zu der Oberfläche der Spitze verläuft, die gegenüber der Oberfläche der Spitze benachbart zu der drehbaren Anordnung 100 liegt.
Wie in Fig. 5 gezeigt, ist gefunden worden, daß eine im wesentlichen konstante Luftspaltenergie beibehalten und dadurch das Verzahnen im wesentlichen beseitigt werden kann. Jede Vertiefung 502, 504 verläuft entlang einer wendelförmigen Bahn 504, die einen Schrägwinkel von s Grad mechanisch in Bezug auf die Drehachse 104 durchquert, wobei S nicht gleich Null ist. Allgemein verläuft diese Bahn wendelförmig, obwohl sie als gerade Linie dargestellt ist, weil die Oberfläche 512, 514, 516 eine allgemein zylindrische Form ebenso hat wie die Außenfläche der Elemente 102 der drehbaren Anordnung 100 von Fig. 1. Die Nut 520 ist ebenfalls mit einem Schrägwinkel von s Grad mechanisch in Bezug auf die Drehachse schräg angeordnet. Die beiden Vertiefungen 502 verlaufen dadurch im wesentlichen parallel zu der Nut 520.
Die Fig. 6A, 6B und 6C zeigen in Aufsicht verschiedene Abwandlungen der Erfindung, wobei eine Seite einen mit Vertiefungen versehenen Zahn hat. Es ist gefunden worden, daß eine im wesentlichen konstante Luftspaltenergie beibehalten werden und dadurch die Verzahnung im wesentlichen beseitigt werden kann. Wie in Fig. 6A gezeigt, legen Vertiefungen 602 und 604 in der Oberfläche des Zahns, der benachbart zu der drehbaren Anordnung angeordnet ist, Stege 606, 608 und 610 fest. Aus einer perspektivischen Aufsicht haben sowohl die Vertiefungen wie die Schräge Rechteckform. Beide Vertiefungen 602 und 604 haben dieselbe Form, d.h. eine quer zur Drehachse 612 gemessene Breite W und eine entlang der Drehachse 612 gemessene Länge L. Allgemein legen die n-Vertiefungen in der Oberfläche jedes Zahns n+1-Stege fest. Jeder Steg hat einen Oberflächenbereich, der im wesentlichen gleich der Breite W multipliziert mit der Länge L jeder Vertiefung ist, d.h., die Fläche des Bodens jeder Vertiefung ist im wesentlichen gleich der Fläche jedes Stegs. In Fig. 6A sind weder die Vertiefungen noch die Nuten zwischen den Zähnen durch Kanten 614, 616 festlegt, und derart schräg angeordnet, daß die Längsachse von sowohl den Vertiefungen wie den Nuten parallel zu der durch die Linie 612 wiedergegebenen Drehachse verläuft. Sowohl die Vertiefungen wie die Stege haben dieselbe ebene Form. Die Rotormagnete würden, wie nachfolgend aufgezeigt, schräg verlaufen.
Wie in Fig. 6B gezeigt, legen Vertiefungen 622 und 624 in der Oberfläche des Zahns, der benachbart zur drehbaren Anordnung liegt, Stege 626, 628 und 630 fest. Aus einer perspektivischen Aufsicht haben sowohl die Vertiefungen wie die Stege Parallelogrammform. Beide Vertiefungen 622 und 624 haben dieselbe Form, d.h. eine quer zur Drehachse 632 gemessene Breite W und eine entlang der Drehachse 632 gemessene Länge L. Allgemein legen die n-Vertiefungen in der Oberfläche jedes Zahns n+1-Stege fest. Jeder Steg hat einen Oberflächenbereich, der im wesentlichen gleich der Breite W multipliziert mit der Länge L jeder Vertiefung ist, d.h. die Fläche des Bodens jeder Vertiefung ist im wesentlichen gleich der Fläche jedes Stegs. In der Fig. 6B sind sowohl die Vertiefungen wie die Nuten zwischen den Zähnen und durch Kanten 634 und 636 festgelegt, um s Grad mechanisch in Bezug auf die Drehachse derart schräg verlaufend, daß die Längsachse von sowohl den Vertiefungen wie den Nuten einen Winkel s mit der durch die Linie 632 dargestellten Drehachse gebildet. Sowohl die Vertiefungen wie die Stege haben dieselbe ebene Form. Die Rotormagnete können wie nachfolgend aufgezeigt, schräg verlaufend sein.
Wie in Fig. 6C gezeigt, legen Vertiefungen 652 und 654 in der Oberfläche des Zahns, der benachbart zu der drehbaren Anordnung liegt, Stege 656, 658 und 660 fest. Aus einer perspektivischen Aufsicht haben die Vertiefungen die Form eines Parallelogramms, der steg 658 hat die Form eines Parallelogramms und die Stege 656, 660 haben die Form eines Trapezoids. Beide Vertiefungen 652 und 654 haben dieselbe Form, d.h., eine quer zu der Drehachse 662 gemessene Breite W und eine entlang der Drehachse 662 gemessene Länge L. Allgemein legen die n-Vertiefungen in der Oberfläche jedes Zahns n+1-Stege fest. Jeder Steg hat einen Oberflächenbereich, der im wesentlichen gleich der Breite W multipliziert mit der Länge L jeder Vertiefung ist, d.h. die Fläche des Bodens jeder Vertiefung ist im wesentlichen gleich der Fläche jedes Stegs. In der Fig. 6C sind die Vertiefungen schräg verlaufend, während die durch die Kanten 664, 666 gebildeten Nuten parallel zur Drehachse 662 derart verlaufen, daß die Längsachse der Nuten einen Winkel s mit der durch die Linie 612 wiedergebenenen Drehachse bildet, und die Stege sind parallel zu der Drehachse. Die Stege und Vertiefungen haben verschiedene ebene Formen. Die Rotormagnete können, wie nachfolgend aufgezeigt schräg verlaufend sein.
In dem Fall, daß der Motor der Erfindung eine drehbare Anordnung mit p-Polen und eine stationäre Anordnung mit 3p- Zähnen und mit verteilten Wicklungen hat, wobei jede Wicklung auf drei Zähnen vorhanden ist, ist gefunden worden, daß eine im wesentlichen konstante Luftspaltenergie beibehalten werden kann, während ein Gegen-EMK-Signal geschaffen wird, das eine maximierte Flachdachbreite von 120º elektrisch hat. Insbesondere ist der Schrägwinkel s alternativ im wesentlichen gleich 360º dividiert durch (n+1) multipliziert mit t, d.h., s = 360º/(n+1)t. Dies führt zu einem Gegen-EMK-Signal, das eine im wesentlichen flache Dachbreite von zumindest ungefähr 120º elektrisch hat. Dieses Beispiel der Erfindung ist in Fig. 7 allgemein dargestellt, bei der es sich um eine Tabelle der Betriebsparameter verschiedener Motoren handelt. Allgemein gilt, je größer der Schrägwinkel, desto kleiner ist die Flachdachdauer.
Wie in Fig. 7 gezeigt, nimmt die Flachdachdauer ab, wenn der Schrägwinkel von 0º hin zu 30º zunimmt. Beispielsweise für eine 180er Rahmengröße mit 24 Zähnen, einer 15º-Nutteilung und einer Wickelaufspreizung von 9º ergibt eine Schräge von Null Grad ein Flachdach mit einer Dauer (Breite) von 144º elektrisch. Eine Vergrößerung des Schrägwinkels auf 5º ergibt eine verminderte Flachdachbreite von 124º. Eine Vergrößerung des Schrägwinkels auf 7,5º ergibt eine verminderte Flachdachbreite von 114º. Eine Vergrößerung des Schrägwinkels auf 15º ergibt eine verminderte Flachdachbreite von 84º. Eine optimale Motorleistung wird deshalb durch Minimieren der Verzahnung und Beibehalten der Flachdachbreite mit etwa 120º elektrisch erzielt. Um diese optimale Motorleistung zu erzielen, muß der Schrägwinkel auf der kleinsten Gradzahl elektrisch gehalten werden, die eine Flachdachbreite von etwa 120º elektrisch ergibt. Wie vorstehend angeführt, ist gefunden worden, daß diese optimale Motorleistung auftritt, wenn der Schrägwinkel s = 360º/(n+1)t. Der Schrägwinkel, der bei dieser optimalen Motorleistung für jede in Fig. 7 gezeigte Konfiguration resultiert, ist in der Spalte für 360/(n+1)t aufgeführt und entspricht der Flachdachdauer, die für jede Konfiguration unterstrichen ist. Beispielsweise bei der ersten Konfiguration von Fig. 7 tritt eine optimale Motorleistung mit einem Schrägwinkel von 5º auf, der eine Flachdachdauer von 118º ergibt. In der letzten Konfiguration von Fig. 7 tritt eine optimale Motorleistung bei einem Schrägwinkel von 10º auf, der eine Flachdachdauer von 124º ergibt.
Die Oberfläche jedes Zahns, die benachbart zu der Drehanordnung 100 liegt, hat eine Anzahl von Stegen, die gleich n + 1 ist, wobei n die Anzahl der Vertiefungen in dem Zahn ist. Beispielsweise hat der in Fig. 3 gezeigte Zahn drei Stege. Das Verzahnen wird deutlich verringert und die Dauer des Flachdachs der Gegen-EMK wird beibehalten, wenn die Fläche eines jeden der Stege 112, 114, 116 im wesentlichen gleich der Fläche der Bodenoberfläche jeder Vertiefung ist, d.h. die Fläche des Stegs ist ungefähr gleich W x L. Bevorzugt sollte jede Vertiefung im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt in Querschnittsansicht haben. Außerdem ist es bevorzugt, daß die Querbreite W der Vertiefung im wesentlichen gleich dem doppelten der radialen Tiefe ist (W = 2D).
Wie in den Fig. 8A, 8B und 9A gezeigt, sind die Übergänge 802, 804 zwischen dem Permanentmagnet-Nordpol 808 und dem Permanentmagnet-Südpol 810 in Bezug auf die Drehachse 806 schräg angeordnet, um ein Magnetfeld mit Flußlinien entlang einer Ebene zu bilden, die einen Schrägwinkel von s Grad mechanisch in Bezug auf die Drehachse 806 bilden, wobei der Schrägwinkel s nicht gleich Null ist. Die Maßskala 850 von Null bis 360 gibt die mechanischen Grade über den Umfang des Motors von Fig. 8A wieder. Die Stufen A, B, C sind durch 10º-Nuten 852 getrennt. Obwohl Fig. 8A einen Schenkelpolmotor zeigt, können die Rotorschrägmagnete außerdem einen Teil eines Motors mit verteilter Wicklung bilden.
Wie in den Fig. 8A, 8C und 9A gezeigt, kann zusätzlich jedes der Permanentmagnetelemente mit einer magnetischen Phantomschräge in der Form eines axial länglichen, im wesentlichen unmagnetisierten Abschnitts 812, 814 versehen sein, der eine Breite von etwa vier Grad (4º) mechanisch hat. Die Phantomschräge bildet einen Schrägwinkel von s Grad mechanisch in Bezug auf die Achse 806. Alternativ kann sowohl das Permanentmagnetnordelement 808 wie das Permanentsüdmagnetelement 810 zwei permanent magnetisierte Segmente 816 und 818, 820 und 822 jeweils umfassen, die dieselbe Polarisation sowie einen Raum 824, 826 dazwischen haben, der schräg zur Achse 806 verläuft. Jeder Raum 824, 826 ist eine axial längliche Öffnung, die einen Schrägwinkel von s Grad mechanisch in Bezug auf die Drehachse bildet, und auf die auch als magnetische Phantomschräge Bezug genommen wird. Für den Dreipol-Schenkelpol-Wicklungsmotor, der in Fig. 8A gezeigt ist, befindet sich diese magnetische Phantomschräge bei einem Winkel, der im wesentlichen gleich 360º geteilt durch 4(n+1)t ist. Das Verzahnen wird dadurch im wesentlichen beseitigt und das Gegen-EMK-Signal hat eine maximierte Flachdachdauer. Die magnetische Phantomschräge kann außerdem als Teil eines Motors mit verteilter Wicklung verwendet werden.
In dem Fall, daß die magnetische Phantomschrägen einen Teil der drehbaren Anordnung 100 bilden, ist es allgemein unnötig, außerdem Schrägnuten vorzusehen, obwohl davon ausgegangen werden kann, daß sowohl die Nuten wie die Räume schräg verlaufend sein können. Wenn Schrägnuten mit einem Schrägwinkel von 51 Grad mechanisch und magnetische Phantomschrägen zusammen in einer Motorkonfiguration verwendet werden, muß die Gesamtschräge St, die gleich der Summe aus s1 und s2 ist, im wesentlichen gleich dem optimalen Schrägwinkel sein, wie vorstehend ausgeführt. In Tabelle 1 ist die erforderliche optimale Gesamtschräge zusammengefaßt. TABELLE 1: OPTIMALE GESAMTSCHRÄGE OHNE PHANTOMSCHRÄGE MIT PHANTOMSCHRÄGE VERTEILTE WICKLUNG SCHENKELPOL
Die Fig. 9B, 9C, 9D, 9E und 9F sind vertikal zueinander ausgerichtet und zeigen die optimale Gesamtschräge für einen Sechs-Zähne-Motor (t=6) ohne darin ausgebildete Nuten. Die Fig. 9G, 9H, 9I, 9J und 9K sind vertikal zueinander ausgerichtet und zeigen die optimale Gesamtschräge für einen Sechs-Zähne-Motor, wobei in jedem Zahn zwei Nuten ausgebildet sind. Lediglich drei Stufen A, B, C sind dargestellt. Die Fig. 9C, 9E, 9I und 9K entsprechen Schenkelpolmotoren mit sechs Zähnen und vier Polen. Eine Hälfte eines derartigen Schenkelpolmotors ist dargestellt, d.h. drei Zähne und zwei Pole; die andere Hälfte würde dieselbe Konfiguration haben wie der dargestellte Abschnitt. Die Fig. 9D, 9F, 9H und 9J entsprechen einem Motor mit verteilten Wicklungen, der sechs Zähne und zwei Pole hat. Lediglich die Hälfte eines derartigen Motors mit verteilten Wicklungen ist dargestellt, d.h. drei Zähne und ein Pol; die andere Hälfte würde dieselbe Konfiguration symmetrisch zu der Darstellung mit gegenüberliegenden Polen haben. In der Tabelle 2 sind die durch jede dieser Figuren wiedergegebenen Merkmale und die optimale Gesamtschräge zusammengefaßt. TABELLE 2: MERKMALE UND OPTIMALE GESAMTSCHRÄGE FÜR VERSCHIEDENE MOTORAUSFÜHRUNGSFORMEN FIGUR NUTEN MOTORSCHRÄGMAGNETE PHANTOMMAGNETSCHRÄGE VERTEILTE WICKLUNGEN SCHENKELWICKLUNG OPTIMALE GESAMTSCHRÄGE
Die optimale Gesamtschräge ist gleich der Schräge der Nuten plus der Schräge der Rotormagnete. Für Motore, die Nuten ohne Rotorschrägmagnete verwenden, wäre die optimale Gesamtschräge gleich der Schräge der Nuten, wie sie in den Fig. 9C und 9D dargestellt ist. Bei den Schenkelwicklungsmotoren, die Nuten verwenden, muß die Anzahl der Nuten pro Zahn n eine gerade Zahl sein. Dies ist deshalb der Fall, weil eine ungerade Anzahl von Nuten pro Zahn in einem Schenkelwicklungsmotor das Schrägenausmaß nicht vermindern würde, das erforderlich ist, um das Verzahnen im wesentlichen zu beseitigen.
Fig. 9B zeigt drei Zähne A, B, C eines Sechs-Zähne-Motors, d.h. t = 6. In der stationären Anordnung sind keine Nuten vorgesehen, und es handelt sich um eine lineare Abwicklung entlang einer Maßskala 900 von Null bis 80 Grad mechanisch.
Fig. 9C zeigt eine lineare Abwicklung eines Abschnitts einer drehbaren Anordnung mit zwei Permanentmagnetpolen 902, 904 und mit Rotorschrägmagneten ohne Phantomschrägen für den Motor, wobei den Stufen A, B, C Schenkelwicklungen sind. Bei diesem Motor ist die optimale Schräge gemäß der Erfindung st=360/2(n+1)t Grad mechanisch. Für t=6 und keine Vertiefungen ist n=0, so daß st=360/2(1)6=30º. Fig. 9C bestätigt, daß der Übergang 906 ein Verzahnen mit 30º-Versetzungen und der Übergang 908 ein Verzahnen mit 60º-Versetzungen verursachen würden, bei denen es sich um ein ganzzahliges Vielfaches von der 30º-Versetzungen handelt. Fig. 9C bestätigt deshalb, daß 360/2(n+1)t den minimalen Winkel festlegt, der für Rotorschrägmagnete erforderlich ist, um das Verzahnen im wesentlichen zu beseitigen, und um die Gegen-EMK-Flachdachbreite in einem Schenkelpolmotor zu erzeugen, der keine magnetische Phantomschräge hat.
Fig. 9D zeigt eine lineare Abwicklung eines Abschnitts einer drehbaren Anordnung mit einem Permanentmagnetpol 912 und Rotorschrägmagneten ohne Phantomschrägen für den Motor, bei dem die Stufen A, B, C verteilte Wicklungen sind. Bei diesem Motor ist die optimale Gesamtschräge gemäß der Erfindung st=360/(n+1)t Grad mechanisch. Für t=6 und keine Vertiefungen ist n=0 derart, daß st=360/(1)6=60º. Fig. 9D bestätigt, daß der Übergang 914 ein Verzahnen mit 60º-Versetzungen verursachen würde. Fig. 9D bestätigt deshalb, daß 360/(n+1)t den minimalen Winkel für Rotorschrägmagnete festlegt, der erforderlich ist, um das Verzahnen im wesentlichen zu beseitigen und um eine maximale Gegen-EMK-Flachdachbreite in einem Motor mit verteilten Polen zu erzeugen, der keine magnetische Phantomschräge hat.
Fig. 9E zeigt eine lineare Abwicklung eines Abschnitts einer drehbaren Anordnung mit zwei Permanentmagnetpolen 922, 924, von denen jeder Roterschrägmagnete mit Phantomschrägen 926, 930 jeweils hat für den Motor, bei dem die Stufen A, B, C Schenkelwicklungen sind. Bei diesem Motor beträgt die optimale Gesamtschräge gemäß der Erfindung st=360/4(n+1)t Grad mechanisch. Für t=6 und keine Vertiefungen ist n=0 derart, daß st=360/4(1)6=15º. Fig. 9E bestätigt, daß die Phantomschräge 926 ein Verzahnen mit 15º-Versetzungen verursachen würde, daß der Übergang 928 ein Verzahnen mit 30º- Versetzungen verursachen würde, daß die Phantomschräge 930 ein Verzahnen mit 45º-Versetzungen verursachen würde und daß der Übergang 932 ein Verzahnen mit 60º-Versetzungen verursachen würde, wobei es sich bei jeder Versetzung um ein ganzzahliges Vielfaches von 15º-Versetzungen handelt. Fig. 9E bestätigt deshalb, daß 360/2(n+1)t den minimalen Winkel für Rotorschrägmagnete festsetzt, der erforderlich ist, um das Verzahnen im wesentlichen zu beseitigen und um eine maximale Gegen-EMK-Flachdachbreite bei einem Schenkelpolmotor zu erzeugen, der magnetische Phantomschrägen hat.
Fig. 9F zeigt eine lineare Abwicklung eines Abschnitts einer drehbaren Anordnung mit einem Permanentmagnetpol 942, der Rotorschrägmagnete mit einer Phantomschräge 944 hat, für den Motor, bei dem die Stufen A, B, C verteilte Wicklungen sind. Bei diesem Motor beträgt die Gesamtschräge gemäß der Erfindung st=360/2(n+1)t Grad mechanisch. Für t=6 keine Vertiefungen ist n=0, so daß st=360/2(1)6=30º. Fig. 9F bestätigt, daß die Phantomschräge 944 ein Verzahnen mit 30º-Versetzungen verursacht, und daß der Übergang 946 ein Verzahnen mit 60º-Versetzungen verursachen würde, wobei es sich um ein ganzzahliges Vielfaches von 30º-Versetzungen handelt. Die Fig. 9F bestätigt deshalb, daß 360/2(n+1)t den minimalen Winkel für Rotorschrägmagnete festlegt, der erforderlich ist, um das Verzahnen im wesentlichen zu beseitigen und eine maximale Gegen-EMK-Flachdachbreite bei einem Motor mit verteilten Polen zu erzeugen, der magnetische Phantomschrägen hat.
Fig. 9G zeigt die drei Zähne A, B, C eines Sechs-Zähne-Motors, d.h. t=6. Die stationäre Anordnung hat zwei Vertiefungen 947, 948 in jedem Zahn und ist eine lineare Abwicklung entlang der Maßskala 900 von Null bis 180 Grad mechanisch.
Fig. 9H zeigt eine lineare Abwicklung eines Abschnitts einer drehbaren Anordnung mit zwei Permanentmagnetpolen 952, 954 und mit Rotorschrägmagneten ohne Phantomschrägen für den Motor, bei dem die Stufen A, B, C Schenkelwicklungen sind. Bei diesem Motor beträgt die optimale Gesamtschräge gemäß der Erfindung st=360/2(n+1)t Grad mechanisch. Für t=6 und zwei Vertiefungen ist n=2, so daß st=360/2(3)6=10º. Fig. 9H bestätigt, daß der Übergang 956 ein Verzahnen mit 10º verursachen würde und daß der Übergang 958 ein Verzahnen mit 20º-Versetzungen verursachen würde, bei denen es sich um ein ganzzahliges Vielfaches von 10º-Versetzungen handelt. Fig. 9H bestätigt deshalb, daß 360/2(n+1)t den minimalen Winkel für Rotorschrägmagnete festlegt, der erforderlich ist, um das Verzahnen im wesentlichen zu beseitigen, und um eine maximale Gegen-EMK-Flachdachbreite in einem Schenkelpolmotor zu schaffen, der keine magnetische Phantomschräge hat.
Fig. 9I zeigt eine lineare Abwicklung eines Abschnitts einer drehbaren Anordnung mit einem Permanentmagnetpol 962 und mit Rotorschrägmagneten ohne Phantomschrägen für den Motor, bei dem die Stufen A, B, C verteilte Wicklungen sind. Bei diesem Motor beträgt die optimale Gesamtschräge gemäß der Erfindung st=360/(n+1)t Grad mechanisch. Für t=6 und zwei Vertiefungen ist n=2, so daß st=360/(3)6=20º. Fig. 9I bestätigt, daß der Übergang 964 ein Verzahnen mit 20º- Versetzungen verursachen würde. Deshalb bestätigt die Fig. 9I, daß 360/(n+1)t den minimalen Winkel für Rotorschrägmagnete festlegt, der erforderlich ist, um das Verzahnen im wesentlichen zu beseitigen, und um eine maximale Gegen-EMK- Flachdachbreite bei einem Motor mit verteilten Polen erzeugt, der keine Phantommagnetteilung hat.
Fig. 9J zeigt eine lineare Abwicklung eines Abschnitts einer drehbaren Anordnung mit zwei Permanentmagnetpolen 972, 974, von denen jeder Rotorschrägmagnete mit jeweils Phantomschrägen 976, 980 hat, für den Motor, bei dem die Stufen A, B, C Schenkelwicklungen sind. Bei diesem Motor beträgt die optimale Gesamtteilung gemäß der Erfindung st=360/4(n+1)t Grad mechanisch. Für t=6 und zwei Vertiefungen ist n=2, so daß st=360/4(3)6=5º. Fig 9J bestätigt, daß die Phantomschräge 980 ein Verzahnen mit 5º-Versetzungen verursachen würde, daß der Übergang 978 ein Verzahnen mit 10º-Versetzungen verursachen würde, daß die Phantomschräge 976 ein Verzahnen mit 15º-Versetzungen verursachen würde, und daß der Übergang 982 ein Verzahnen mit 20º-Versetzungen verursachen würde, wobei es sich jeweils um ein ganzzahliges Fünffaches von 5º-Versetzungen handelt. Fig. 9J bestätigt deshalb, daß 360/2(n+1)t den minimalen Winkel für Rotorschrägmagnete festlegt, der erforderlich ist, um das Verzahnen im wesentlichen zu beseitigen, und um eine maximale Gegen-EMK-Flachdachbreite bei einem Schenkelpolmotor zu erzeugen, der magnetische Phantomschrägen hat.
Fig. 9K zeigt eine lineare Abwicklung eines Abschnitts einer drehbaren Anordnung mit einem Permanentmagnetpol 992, der Rotorschrägmagneten hat mit einer Phantomschräge 994 für den Motor, bei dem die Stufen A, B, C verteilte Wicklungen sind. Bei diesem Motor beträgt die optimale Gesamtschräge gemäß der Erfindung st=360/2(n+1)t Grad mechanisch. Für t=6 und zwei Vertiefungen ist n=2, so daß st=360/2(3)6=10º. Die Fig. 9K bestätigt, daß die Phantomschräge 994 ein Verzahnen mit 10º-Versetzungen verursachen würde, und daß der Übergang 996 ein Verzahnen mit 20º-Versetzungen versachen würde, bei denen es sich um ein ganzzahliges Vielfaches der 10º-Versetzungen handelt. Die Fig. 9K bestätigt deshalb, daß 360/2(n+1)t den minimalen Winkel für die Rotorschrägmagneten festlegt, der erforderlich ist, um das Verzahnen im wesentlichen zu beseitigen, und um eine maximale Gegen-EMK-Flachdachbreite bei einem Motor mit verteilten Polen erzeugt, der magnetische Phantomschrägen hat.
Aus Vorstehendem geht hervor, daß mehrere Aufgaben der Erfindung gelöst werden und weitere vorteilhafte Ergebnisse erzielt werden.

Claims

1. Elektronisch kommutierter Motor (10), enthaltend: eine drehbare Anordnung (100) mit mehreren Permanentmagnetbereichen (102; 808, 810; 902, 904; 922, 924; 952, 954; 962; 972, 974; 992), die um eine Drehachse rotieren, wenn die drehbare Anordnung umläuft, und eine stationäre Anordnung (166) in magnetischer Kopplungsrelation mit den Permanentmagnetbereichen (102; 808, 810; 902, 904; 922, 924; 952, 954; 962; 972, 974; 992) der drehbaren Anordnung (100), dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetbereiche (102; 808, 810; 902, 904; 922, 924; 952, 954; 962; 972, 974; 992) in Bezug auf die Drehachse (104, 612, 63, 662, 806) so orientiert sind, daß sie ein Magnetfeld mit Flußlinien entlang einer Ebene bilden, die einen Schrägwinkel von s Grad mechanisch in Bezug auf die Drehachse (104, 612, 63, 662, 806) bildet, wobei s ungleich Null ist, wobei jeder der Permanentmagnetbereiche (102; 808, 810; 902, 904; 922, 924; 952, 954; 962; 972, 974; 992) wenigstens zwei in Umfangsrichtung benachbarte, permanent magnetisierte Magnetsegmente (816, 818, 820, 822) aufweist, die eine radiale Polarisation haben und einen Raum (824, 826) zwischen den Segmenten aufweisen, die einen axial langgestreckten, im wesentlichen unmagnetisierten Abschnitt (812, 814) aufweisen, der einen Schrägwinkel von s&sub1; Grad mechanisch in Bezug auf die Drehachse (104, 612, 63, 662, 806) bildet, und daß die stationäre Anordnung (106) t im Abstand angeordnete Zähne (108; 204, 224) aufweist, wobei benachbarte Zähne dazwischen eine Nut (110, 520) bilden, wobei jeder Zahn (108; 204, 224) Wicklungsstufen (107) in Bezug auf die Zähne (108; 204, 224) aufweist, die für eine Kommutierung in wenigstens einer vorgewählten Sequenz angepaßt sind, wobei t eine positive ganze Zahl ist; und

wobei das schräge Magnetfeld eine im wesentlichen konstante Luftspaltenergie hat, um ein Verzahnen zwischen der drehbaren Anordnung (100) und der stationären Anordnung (106) zu vermindern.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahn (108; 204, 224) eine Oberfläche (312, 314, 316; 512, 514, 516) neben der drehbaren Anordnung mit n langgestreckten Vertiefungen (302, 503) darin mit einer Länge L, einer Querbreite W und einer radialen Tiefe D aufweist, wobei jede Vertiefung (302, 502) entlang einer wendelförmigen Bahn (504) verläuft, die den Schrägwinkel durchquert, wobei n eine positive ganze Zahl ist.

3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Mittel (20) zum Abtasten der Gegenelektromotorischen Kraft (Gegen-EMK), die in jeder der Wicklungsstufen (107) durch die Permanentmagnetbereiche (102; 808, 810; 902, 904; 922, 924; 952, 954; 962; 972, 974; 992) induziert ist, und zum Kommutieren der Wicklungsstufen (107) als Antwort darauf, um die drehbare Anordnung (100) zu drehen.

4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägwinkel im wesentlichen 360/2(n+1)t Grad mechanisch beträgt, wobei n eine positive gerade ganze Zahl ist.

5. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Zähne (224) eine seitlich in Querrichtung verlaufende Spitze (308, 320) aufweist, die einen Teil der Oberfläche neben der drehbaren Anordnung bildet,

wobei ein Abschnitt (324) von einer der Vertiefungen (302) sich in dem einen Zahn (224) befindet und ein verbleibender Abschnitt (326) der Vertiefungen in der Spitze (318) ist,

wobei der Abschnitt (324) in dem Zahn von der einen Vertiefung (302) eine erste Oberfläche (324) aufweist, die im wesentlichen parallel zu der Oberfläche von dem einen Zahn neben der drehbaren Anordnung verläuft,

wobei der verbleibende Abschnitt (326) von der einen Vertiefung (302) in der Spitze (318, 320) eine zweite Oberfläche (324) aufweist, die im wesentlichen parallel zu einer Oberfläche (336) der Spitze (318, 320) gegenüber der Oberfläche der Spitze (318, 320) neben der drehbaren Anordnung (100) verläuft, wobei sich die ersten und zweiten Oberflächen schneiden, um einen Winkel zu bilden.

6. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Zähne (224) eine seitlich in Querrichtung verlaufende Spitze (318, 320) aufweist, die einen Teil der Oberfläche neben der drehbaren Anordnung bildet,

wobei ein Abschnitt (326) von einer der Vertiefungen (302) in dem einen Zahn (224) in der Spitze (318, 320) ist, wobei der verbleibende Abschnitt (324) der Vertiefung in dem einen Zahn (224) ist,

wobei wenigstens einer der Zähne (224) eine seitlich in Querrichtung verlaufende Spitze (318, 320) hat, die einen Teil der Oberfläche neben der drehbaren Anordnung (100) bildet,

wobei wenigstens ein Teil (326) von einer der Vertiefungen (302) in dem einen Zahn (224) in der Spitze (318, 320) ist, wobei die Spitze (318, 320) eine zweite, sich radial nach innen verjüngende Oberfläche (336) gegenüber der Oberfläche der Spitze (318, 320) neben der drehbaren Anordnung (100) hat, und

wobei die Vertiefung (302) eine Oberfläche parallel zu der zweiten Oberfläche (336) hat.

7. Motor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegen-EMK-Signal eine im wesentlichen ebene, obere Breite von wenigstens etwa 120 Grad elektrisch hat.

8. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die n Vertiefungen (302, 502, 602, 604, 622, 624, 652, 654) in der Oberfläche von jedem Zahn (224) n+1 Stege bilden, die jeweils eine Oberfläche im wesentlichen gleich W multipliziert mit L haben.

9. Motor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vertiefung (302) eine im wesentlichen rechtwinklige Form hat, wenn sie im Querschnitt betrachtet wird.

10. Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß W=2D.

11. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß n=1 und t=36.

12. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß n=2 und t=24.

13. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß n=1 und t=24.

14. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß n=2 und t=12.

15. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahn (108; 204, 224) einen Schrägwinkel von s&sub2; Grad mechanisch bildet und ein gesamter Schrägwinkel s&sub2; gleich der Summe von s&sub2; und im wesentlichen gleich 360/4(n+1)t ist.

16. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Schrägwinkel st gleich der Summe von s&sub1; und s&sub2; ist und im wesentlichen gleich 360/2(n+1)t ist, wodurch ein Gegen-EMK-Signal entsteht, das ein im wesentlichen ebenes Oberteil von wenigstens etwa 120 Grad elektrisch hat.

17. Motor nach Anspruch 1 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägwinkel s&sub1; im wesentlichen 360/2(n+1)t ist, wodurch ein Gegen-EMK-Signal mit einer maximierten ebenen Oberbreite entsteht.

18. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetbereiche (102; 808, 810; 902, 904; 922, 924; 952, 954; 962; 972, 974; 992) in Bezug auf die Drehachse so orientiert sind, daß das Magnetfeld mit Flußlinien entlang einer Ebene gebildet ist, die einen Winkel von s Grad mechanisch mit der Drehachse bildet, wobei s ungleich Null ist.

19. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Vertiefung in der Spitze angeordnet ist.

20. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Permanentmagnetbereiche (102; 808, 810; 902, 904; 922, 924; 952, 954; 962; 972, 974; 992) wenigstens zwei permanent magnetisierte Segmente (816, 818, 820, 822) aufweist, die jeweils die gleich Polarisation haben und einen Raum (824, 826) zwischen den Segmenten aufweisen, der eine axial langgestreckte Öffnung aufweist, die einen Schrägwinkel von s&sub1; Grad mechanisch in Bezug auf die Drehachse bildet.

21. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägwinkel s im wesentlichen gleich 360/2(n+1)t ist, wodurch ein Gegen-EMK-Signal mit einer im wesentlichen ebenen Oberbreite von wenigstens etwa 120 Grad elektrisch entsteht.

22. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (520) parallel zu den Vertiefungen (502) sind.

23. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Permanentmagnetbereiche (102; 808, 810; 902, 904; 922, 924; 952, 954; 962; 972, 974; 992) wenigstens zwei in Umgfangsrichtung benachbarte, permanent magnetisierte Segmente (816, 818, 820, 822) mit der gleichen radialen Polarisation aufweist.

24. Motor nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Anordnung (100) innerhalb der stationären Anordnung (106) umläuft.

25. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Anordnung innerhalb der drehbaren Anordnung umläuft.

26. Motor nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsstufen (107) ausgeprägte Wicklungen aufweisen.

27. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsstufen verteilte Wicklungen aufweisen.