DE69812346T2

DE69812346T2 - Motor

Info

Publication number: DE69812346T2
Application number: DE69812346T
Authority: DE
Inventors: William Phillips
Original assignee: Notetry Ltd
Current assignee: Dyson Technology Ltd
Priority date: 1997-05-06
Filing date: 1998-05-06
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2018-05-07
Also published as: AU7342598A; KR20010012296A; CN1261474A; CA2288643A1; ES2194316T3; KR100533269B1; BR9809243A; JP2001527740A; US6316858B1; HK1025682A1; JP4205173B2; DE69812346D1; TW463446B; AU738691B2; EP0980599A1; TR199902744T2; CN1149729C; EP0980599B1; ATE235120T1; DK0980599T3

Description

Die Erfindung betrifft einen Motor.
In den Jahren wurden bei Motoren viele Entwicklungen durchgeführt, insbesondere bei jenen Motoren, die in Haushaltgeräten verwendet werden. Man glaubt jedoch im allgemeinen, daß sich der Trend von Verbesserungen in Beziehung mit Universalmotoren seinem Ende nähert. Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Motor bereitzustellen, der für das Liefern der geeigneten Leistung für verschiedene Teil eines Haushaltgerätes geeignet ist, und der ebenfalls ein Bereich für eine Verbesserung über das Potential der bekannten Universalmotoren hinaus zeigt.
Haushaltgeräte, wie beispielsweise Staubsauger, umfassen sehr oft einen Universalmotor, der so ausgeführt ist, daß er das Gebläse antreibt, das benutzt wird, um die Saugwirkung zu erzeugen, mittels der Luft in den Staubsauger gesaugt wird. Wenn der Staubsauger ein aufrechtstehender Staubsauger ist, wird im allgemeinen eine Bürstenstange drehbar im Eintritt für verunreinigte Luft montiert, der im Staubsaugerkopf angeordnet ist. Die Bürstenstange wird mittels eines Antriebsriemens gedreht, der sich zwischen dem Motor und der Bürstenstange erstreckt. Bei dieser Anordnung sind viele Nachteile zu verzeichnen, von denen nicht die geringste die Verletzbarkeit des Antriebsriemens selbst ist. Weitere Nachteile schließen die Tatsache ein, daß in den meisten Fällen der Antriebsriemen mit einem Abschnitt der äußeren Fläche der Bürstenstange in Eingriff kommt, was bedeutet, daß die Borsten der Bürste nicht in jenem Bereich angeordnet werden können.
Das EP 715397 beschreibt einen geschalteten Reluktanzmotor, bei dem ein erster Rotor durch Polpaare an einem Ständer angetrieben wird. Ein zweiter Rotor wird durch den ersten Rotor für den Zweck des Ausbildens der Reluktanz angetrieben, die der erste Rotor in einer asymmetrischen Weise erfährt.
Es ist daher ein Ziel der Erfindung, einen Motor bereitzustellen, der für eine Verwendung in einem Staubsauger geeignet ist, der eine angetriebene Bürstenstange aufweist, der aber die vorangehend nachgewiesenen Probleme verringert oder beseitigt.
Entsprechend der Erfindung wird ein Motor in Übereinstimmung mit den charakteristischen Merkmalen des Patentanspruches 1 bereitgestellt. Bevorzugte charakteristische Merkmale der Erfindung werden in den untergeordneten Patentansprüchen dargelegt.
Die Bereitstellung von mindestsens zwei Rotoren im Motor wurde als eine wirtschaftliche und kompakte Methode des Antreibens von zwei separaten charakteristischen Merkmalen eines Haushaltgerätes, wie beispielsweise eines Staubsaugers, mit verschiedenen Drehzahlen erkannt. Die Benutzung eines gemeinsamen Ständers und der gleichen Wicklung oder Wicklungen oder einer gemeinsamen Stromversorgung, um zwei separate Rotoren anzutreiben, ist in einer Umgebung eindeutig vorteilhaft, in der die Verbraucher kleine, leichte Geräte fordern.
Eine Anzahl von alternativen Ausführungen der Erfindung wird jetzt als Beispiel mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer primären und sekundären Motoranordnung;
Fig. 2a-2d Schnitt- und Querschnittdarstellungen der Bürstenstange, die den sekundären Motor aus Fig. 1 enthält;
Fig. 3a-3d Schnitt- und Querschnittdarstellungen einer zweiten Bürstenstange, die einen sekundären Motor enthält, wie er beispielsweise in Fig. 1 gezeigt wird;
Fig. 4a-4g schematische Querschnittdarstellungen von verschiedenen alternativen Motoren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5a und 5b schematische Querschnittdarstellungen von alternativen Motoranordnungen in Übereinstimmung mit der Erfindung;
Fig. 6 eine schematische Querschnittdarstellung eines Motors in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 7 eine noch weitere Querschnittdarstellung eines Motors in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 8 eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Motors in Übereinstimmung mit der Erfindung; und
Fig. 9 eine Anordnung, in der ein Motor und ein Generator miteinander gekoppelt werden.
Fig. 1 zeigt einen primären 4/2 zweiphasigen geschalteten Reluktanzmotor 2, einen sekundären 24/16 zweiphasigen geschalteten Reluktanzmotor 4 und einen Stromversorgungskreis, der mit dem primären. Motor 2 verbunden ist. Weitere Arten des geschalteten Relunktanzmotors (beispielsweise einphasig, dreiphasig, vierphasig, usw.) könnten für beide Motoren verwendet werden, wenn es gewünscht wird. Die gezeigte Anordnung wird als für das Antreiben des Gebläses und der Bürstenstange eines Staubsaugers besonders geeignet empfunden, obgleich das keinesfalls die einzige Anwendung ist, die in Betracht gezogen wird.
In Übereinstimmung mit bekannten geschalteten Reluktanzmotoren weist der primäre Motor 2 einen Ständer 16 mit vier ausgeprägten Polen 18a-18d auf. Gegenüberliegende Pole 18a und 18b tragen jeweils eine gleichnamige Ankerwicklung +A, -A, die eine erste Phase bilden. Gegenüberliegende Pole 18c und 18d nehmen entsprechende gleichnamige Ankerwicklungen +B, -B auf, die eine zweite Phase verkörpern. Ein Rotor 20 ist drehbar auf einer Achse 21 innerhalb des Ständers 16 montiert und weist gegenüberliegende Pole 22 auf. Der Rotor 20 wird aus Stahl gebildet, der in der axialen Richtung geblecht ist.
Strom wird dem Motor 2 von einer Netzversorgung 6 zugeführt, die mittels eines Brückengleichrichters 8 gleichgerichtet ist. Ein Kondensator 10 ist für das Glätten des Brückenausganges vorhanden. Jede der Ankerwicklungspaarungen A, B wird über eine entsprechende asymmetrische Halbbrücke 12, 14 versorgt. Jede Halbbrücke 12, 14 bezieht sich auf eine entsprechende der zwei Phasen. In dieser Hinsicht versorgt die Halbbrücke 12 die A-Wicklungen, und die Halbbrücke 14 versorgt die B- Wicklungen.
Für einen Dauerbetrieb wird Strom an jede der Ständerphasen der Reihe nach mit einer Stärke angelegt, die von der Veränderung der Rotorposition mit der Zeit abhängig ist und davon bestimmt wird. Die Zeitsteuerung der asymmetrischen Halbbrücken 12, 14 wird durch Bezugnahme auf die Rotorpositionen der primären und/oder sekundären Motoren mittels entweder optischer oder Hall-Effekt- Sensoren oder mittels irgendwelcher anderer geeigneter Hilfsmittel ermittelt.
Der primäre Reluktanzmotor 2 umfaßt ebenfalls zwei zusätzliche Wicklungspaare: C und D. Eine Wicklung des Wicklungspaares C wird auf jedem der ausgeprägten Pole 18a und 18b aufgenommen. Eine Wicklung des Wicklungspaares D wird auf jedem der ausgeprägten Pole 18c und 18d aufgenommen.
Die entsprechenden Paarungen der Wicklungen A und C einerseits und B und D andererseits arbeiten jeweils in der Art und Weise eines Transformators. Der Strom, der in den Wicklungspaaren C und D durch die Wicklungspaare A und B induziert wird, wird dem sekundären Reluktanzmotor 4 zugeführt. Aus Gründen der Zweckmäßigkeit der Montage innerhalb der Bürstenstange des Staubsaugers ist dieser Motor konstruktiv die Umkehrung des primären Motors 2. Das heißt, der Rotor 30 befindet sich radial außerhalb des Ständers 26, der auf einer stationären Achse 34 angeordnet ist. Die radial innere Fläche der Bürstenstange 36 ist direkt auf der radial äußeren Fläche des Rotors 30 angebracht und wird an Ort und Stelle durch Paßfedern 37 gesichert.
Ein genauerer Bezug auf Fig. 1 wird offenbaren, daß der Ständer 26 sechzehn Pole 32 aufweist. Der Rotor 30 weist vierundzwanzig radial nach innen gerichtete Pole 28 auf. Die Pole 32, die sich auf dem Ständer 26 befinden, sind in Paaren angeordnet, wobei jedes Paar durch eine entsprechende Wicklung umgeben ist. Die Wicklungen selbst sind peripher paarig, und dann sind diese Paare von Wicklungen wiederum mit einem gleichen Paar von Wicklungen paarig, das sich auf der radial entgegengesetzten Seite des Ständers befindet. Beispielsweise sind die Pole 32a und 32b mit einer D-Wicklung versehen. Peripher benachbarte Pole 32c und 32d sind mit einer zweiten D-Wicklung versehen. Radial entgegengesetzte Pole 32e-32h sind in einer gleichen Weise angeordnet. Der Abstand zwischen den Polen 32a-32h ist so, daß ihre gleichzeitige radiale Übereinstimmung mit Rotorpolen 28 ermöglicht wird, wie in der Figur gezeigt wird. Die mit den D-Wicklungen in Verbindung stehenden Pole sind radial von den Spulen versetzt, die mit den C- Wicklungen in Verbindung stehen, so daß eine radiale Übereinstimmung mit den Rotorpolen nicht durch die Pole, die mit den C-Spulen in Verbindung stehen, gleichzeitig wie die Pole, die mit den D-Spulen in Verbindung stehen, erreicht werden kann. Daher ergibt sich eine Zweiphasenkonstruktion.
Die Anzahl der Pole, die im sekundären geschalteten Reluktanzmotor 2 bereitgestellt wird, sichert eine gleichmäßige Drehung der Bürstenstange 36.
Die Stromversorgung zum primären Reluktanzmotor 4 wird typischerweise mit einer Frequenz in der Größenordnung von 1,25 kHz pro Phase geschaltet (wenn ein 4/4 einphasiger geschalteter Reluktanzmotor als der primäre verwendet würde, wäre eine Schaltfrequenz von etwa 2,5 kHz vergleichbar). Der sekundäre Reluktanzmotor kann mit der gleichen hohen Frequenz geschaltet werden (oder einem reduzierten Verhältnis durch Trennen der Sekundärwicklungen von der Anzahl der Pole). Als Folge dieser Größe der Frequenz besteht keine Notwendigkeit, daß ein hohes Niveau des Flußaufbaus im Spulenanker des primären Motors bereitgestellt wird (oder ein Zwischentransformator, wenn die Spannung außerhalb des primären Motors heruntertransformiert wird). Weil die Spannung zum sekundären Motor 4 heruntertransformiert und von der Spannung des primären Motors 2 isoliert wird, ist die Stromversorgung zum sekundären Motor sehr sicher. Tatsächlich ist die Versorgung so sicher, daß der Strom über den Schlauch zum Saugkopf eines Zylinderstaubsaugers ohne eine Gefahr zugeführt werden kann, daß die Sicherheit gefährdet wird.
Die Zuführung von Strom zum primären Motor 2 über den Stromversorgungskreis bewirkt, daß sich der primäre Rotor 22 innerhalb des Ständers 16 dreht. Der Strom, der innerhalb der Spulen A, B fließt, induziert einen Strom in den Spulen C, D, der wiederum bewirkt, daß sich der sekundäre Rotor 30 um den sekundären Ständer 26 dreht. Die Anzahl der Pole, die bei jedem Ständer 16, 26 und Rotor 22, 30 vorhanden sind, bestimmt die relativen Drehzahlen; bei diesem Beispiel wird sich der sekundäre Rotor 30 mit einem Zwölftel der Drehzahl des primären Rotors 22 drehen.
Schalter 38 sind vorhanden, um zu ermöglichen, daß die elektrische Verbindung zu den Wicklungen C, D unterbrochen wird. Die Schalter können als Reaktion auf die Bedingungen der Vorrichtung, in der sich der Motor befindet, manuell betätigt oder automatisch getriggert werden. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, die Bürstenstange eines Staubsaugers unter bestimmten Umständen abzuschalten, und die Funktion der Schalter 38 kann das bewirken. Es kann veranlaßt werden, daß sich die Schalter in dem Fall, daß der Griff des Staubsaugers in die aufrechtstehende Position gebracht wird, mittels einer einfachen elektronischen Schaltung öffnen, die vom Leser mit Fachkenntnis leicht erfaßt wird. Die Schalter können ebenfalls diskontinuierlich betätigt werden, beispielsweise während der Inbetriebnahme der Bürstenstange, so daß die Drehung der Bürstenstange in einer kontrollierten und zuverlässigen Weise auf die Drehzahl gebracht werden kann.
Durch Verwenden eines geschalteten Reluktanzmotors als der sekundäre Motor 4 ergeben sich bedeutende Vorteile. Infolge des Fehlens der Kommutatorbürsten wird kein Kohlenstoffpulver durch einen Bürstenverschleiß erzeugt. Außerdem zeigt der Motor eine relativ lange Lebensdauer, und seine Drehzahl wird nicht durch die Notwendigkeit begrenzt, eine vernünftige Bürstenlebensdauer einzuhalten. Das Verwenden eines geschalteten Reluktanzmotors als der primäre Motor ermöglicht, daß ein geschalteter Reluktanzmotor mit relativer Leichtigkeit als der sekundäre Motor verwendet wird.
Fig. 2a-2d zeigen detaillierter den sekundären Motor 2 aus Fig. 1, der sich innerhalb einer Bürstenstange 36 eines Staubsaugers befindet. Fig. 2a ist eine Schnittdarstellung. Die Darstellungen 2b-2d sind entsprechend Querschnittdarstellungen längs der Linien I bis III in Fig. 2a. Mit Bezugnahme auf Fig. 2a sieht man, daß die Bürstenstange 36 und der Rotor 28 mittels der Lager 40 auf der Welle 34 zusammen montiert sind, die den Ständer 26 trägt. Die Welle 34 ist an jedem Ende an einem Gehäuse 42 des Staubsaugers montiert. Aus der Querschnittdarstellung in Fig. 2c sieht man, daß die Welle 34 vier axiale Nuten 42 umfaßt, die in peripheren Intervallen (z. B. 90º) angeordnet sind. Jede Nut 42 nimmt einen Draht für das Zuführen von Strom vom primären Motor 2 zum sekundären Motor 4 auf.
Fig. 3a-3d zeigen eine Abwandlung der Anordnung aus Fig. 2. Fig. 3a ist eine Schnittdarstellung, und Fig. 3b-3d sind entsprechend Querschnittdarstellungen längs der Linien I bis III in Fig. 3a. Bei dieser Anordnung ist die Welle 34 hohl, und die Drähte für das Zuführen von Strom zu den Wicklungen des sekundären Motors verlaufen innerhalb der Welle, wie deutlich aus der Schnittdarstellung in Fig. 3c gesehen werden kann.
Obgleich die vorangehenden Anordnungen eine größere Anzahl von Polen im sekundären Motor als im primären Motor aufweisen, ist das nicht erforderlich. Der primäre Motor kann eine gleiche oder größere Anzahl von Polen relativ zum sekundären Motor aufweisen, wenn es die Umstände erfordern. Beispielsweise könnte bei einer Waschmaschine ein primärer Motor, der als Direktantrieb verwendet wird, mit etwa 0-2000 U/min. arbeiten und einen sekundären Motor für eine Hochleistungswasserpumpe antreiben, die mit 0-10000 U/min. arbeitet. In einem derartigen Fall wäre es geeignet, daß der primäre Motor eine größere Anzahl von Polen als der sekundäre Motor aufweist. Im Fall des erwähnten Beispiels wird der primäre Motor eine Polanordnung aufweisen, die in der Lage ist, den sekundären Motor mit der 5- fachen Drehzahl des primären Motors anzutreiben.
Fig. 4 veranschaulicht verschiedene Ausführungen der Erfindung, wobei in einer jeden davon eine oder mehrere Wicklungen benutzt werden, um mehr als einen Rotor eines einzelnen Motors anzutreiben. Fig. 4a veranschaulicht eine Ausführung, die Ähnlichkeiten mit den in Fig. 1 bis 3 veranschaulichten. Anordnungen hat. Der Motor 500 weist einen Ständer 502 auf, der eine Wicklung A und vierundzwanzig äußere Pole 504 trägt. Radial außerhalb des Ständers 502 ist drehbar ein äußerer Rotor 506 montiert, der ebenfalls vierundzwanzig Pole 508 trägt. Eine Vielzahl von Paßfedern 510 ist zwischen dem äußeren Rotor 506 und der inneren Fläche eines Bürstenstangenzylinders 512 eines Staubsaugers angeordnet. Diese Anordnung kann benutzt werden, um die Drehung der Bürstenstange 512 in der gleichen Weise zu veranlassen, wie sie in Beziehung zu den früheren Figur beschrieben wird.
Der Hauptunterschied zwischen dem in Fig. 4a veranschaulichten Motor und den vorher veranschaulichten Motoren ist die Bereitstellung von vier inneren Polen 514 am Ständer 502. Radial nach innen vom Ständer 502 ist ein zweiter innerer Rotor 516 mit vier abstandsgleichen Polen 518 montiert. Der innere Rotor 516 ist drehbar um eine mittlere Achse 520 montiert.
Es wird erkannt, daß sich gleichzeitig mit der Drehung des äußeren Rotors 506, wenn der Wicklung A Strom zugeführt wird, der innere Rotor 516 ebenfalls drehen wird. Die Drehzahl des inneren Rotors 516 wird das 6-fache der Drehzahl des äußeren Rotor 526 infolge des Unterschiedes bei der Anzahl der Pole betragen, die bei jedem Rotor und dem dazugehörenden Ständer bereitgestellt werden.
Es wird ebenfalls erkannt, daß dieses Prinzip bei vielen alternativen Anordnungen zur Anwendung gebracht werden kann, und daß sehr viele alternative Abwandlungen möglich sind. Fig. 4b, c, d, e und f zeigen jeweils schematisch verschiedene Anordnungen eines einzelnen geschalteten Reluktanzmotors mit einer gemeinsamen Wicklung oder einer Reihe von Wicklungen, die zwei separate Rotoren antreiben. In jedem Fall ist die Anzahl der Pole unterschiedlich, die von jedem Rotor getragen wird. Es wird erkannt werden, daß die Anzahl der Pole bei jedem Rotor beliebig variiert werden kann. Fig. 4g veranschaulicht schematisch einen zweiphasigen geschalteten Reluktanzmotor, der zwei Wicklungen anstelle einer auufweist und ebenfalls zwei separate Rotoren antreibt. Ein Vorteil des Antreibens von zwei separaten Rotoren mittels einer Wicklung oder einer Reihe von Wicklungen ist, daß das vom Motor in Anspruch genommene Volumen verringert wird, und daß daher die dazugehörende Masse ebenfalls verringert wird.
Die Rotoren eines Motors in Übereinstimmung mit der Erfindung können sich entweder in einer Richtung, in der Gegenrichtung oder in mehreren Richtungen drehen.
Im Fall eines geschalteten Reluktanzmotors wird die anfängliche Drehungsrichtung im allgemeinen durch die Ausgangsposition des Rotorpols (der Rotorpole) relativ zum Ständerpol (den Ständerpolen) und/oder die Phasenschaltfolge(n) bestimmt, wenn ein Stromimpuls an die Wicklung(en) angelegt wird.
Wenn man die in Fig. 4 gezeigten Motoren betrachtet, ist es möglich, entweder eine Drehung in einer Richtung oder in der Gegenrichtung zu erhalten, indem die Rotoren mit geeigneten entsprechenden Ausrichtungen relativ zum Ständer vor der Anwendung eines Stromimpulses angeordnet werden. Fig. 5a und 5b zeigen einen Motor, bei dem Magnete 550 für das Parkender Rotoren vorhanden sind, wenn der Antriebsstrom abgebrochen wird, so daß sich die Rotoren in einer geeigneten Position für eine Drehung in der Gegenrichtung befinden, wenn ein Strom als nächstes angelegt wird. In dieser Hinsicht zeigt Fig. 5a einen Motor mit unterschiedlichen Drehzahlausgängen bei einer anfänglichen Parkposition vor dem Anlegen eines Antriebsstromes. Fig. 5b zeigt die Drehungsrichtung der entsprechenden Rotoren, nachdem die Wicklung erregt wird. Aus der Figur sieht man, daß sich die zwei Rotoren in entsprechend entgegengesetzten Richtungen drehen. Man sieht, daß die Magnete strategisch positioniert sind, um einen jeden der Pole der Rotoren näher zu einem speziellen Pol als zu einem benachbarten Pol auszurichten. Wenn die Spule erregt wird, bewegt sich daher jeder Rotorpol in Richtung des nächstgelegenen Ständerpols, wodurch die Drehungsrichtung bestimmt wird. Natürlich könnte ein Mechanismus für das Regulieren der Position der Magnete bereitgestellt werden, um so die Drehungsrichtung eines speziellen Motors zu verändern.
Eine Alternative für mehrphasige geschaltete Reluktanzmotoren mit mehr als einem Rotor ist die Anordnung der Phasenfolgen derart, daß sie entweder eine Drehung in einer Richtung oder in der Gegenrichtung in den Rotoren bewirken. Es ist ebenfalls möglich, die Drehungsrichtung zu steuern, indem asymmetrische Luftspalte zwischen den Rotor- und Ständerpolen bereitgestellt werden.
Die vorangehenden Motoranordnungen gestatten, daß sich in Gegenrichtung drehende Elemente ohne eine unerschwingliche Steigerung bei den Kosten oder der mechanischen Kompliziertheit bereitgestellt werden. Die Motoranordnungen können ebenfalls bedeutende zusätzliche Vorteile wie folgt liefern. Erstens kann der reine Drehimpuls beseitigt oder verringert werden. Das führt zur Minimierung der Beschleunigungs/Verzögerungsgegendrehmomente bei sowohl dem Motor als auch/oder dem Gerät oder Produkt, in das er montiert wird. Außerdem können reine gyroskopische Effekte beseitigt oder verringert werden. Das führt zu einer Minimierung der gyroskopischen Kräfte auf den Motor und/oder das Gerät oder Produkt, wenn es einer allgemeinen Bewegung ausgesetzt ist. Derartige Motoranordnungen ermöglichen ebenfalls die Verringerung von akustischen und mechanischen Schwingungen durch verschiedene Methoden, die die Überlagerungsbeseitigung umfassen.
Ein Motor mit in Gegenrichtung drehenden Rotoren, wie es beispielsweise vorangehend beschrieben wird, kann bedeutende Vorteile bringen, wenn er in einem Staubsauger für das Drehen von motorisierten Doppel- oder Mehrfachzyklonen verwendet werden. Genauer gesagt, der Motor kann benutzt werden, um die Laufräder innerhalb der inneren und äußeren Behälter direkt anzutreiben. Außerdem, wenn es gewünscht wird, können die Luftströme durch die inneren und äußeren Zyklone in Reihe geschaltet werden - was zu einer potentiellen Lastanpassung zwischen den Ausgangsleistungen des Motors und daher zu einer Vereinfachung und Verringerung der Leistungselektronik und/oder mechanischen Kompliziertheit führt.
Im Fall der geschalteten Reluktanzmotoren können die Schaltzeiten der Primär- und/oder zusätzlichen Wicklungen bei Verwendung der Information vom Positionssensor(en) beim primären und/oder zusätzlichen Rotor(en) gesteuert werden. Wenn es gewünscht wird, kann die Positionsinformation der Rotoren kombiniert werden (z. B. mittels eines Mikroprozessors, der kombinatorischen Logik oder physikalischen Konstruktion des Sensors (der Sensoren)), um die gewünschte Betriebscharakteristik für den Motor und/oder das Produkt/Gerät zu liefern, innerhalb dessen oder in Kombination damit sie eingesetzt werden. Das gestattet eine potentielle Vereinfachung der Leistungselektronikschaltung und daher eine potentielle Verringerung der Gesamtkosten, Größe und des Gewichtes des Produktes/Gerätes.
Fig. 6 und 7 zeigen Abwandlungen der Wicklungskonstruktion für einen Einphasenmotor mit doppelten Ausgang, wie er beispielsweise in Fig. 4a gezeigt wird. In jeder der Fig. 6 und 7 wird der Ständer 502 mit zwei Reihen von Wicklungen bereitgestellt. In dieser Hinsicht ist eine erste Wicklung 550 um die radial nach innen gerichteten Pole 518 gewickelt, und eine zweite Wicklung 560 ist um die radial nach außen gerichteten Pole 504 gewickelt.
Fig. 7 zeigt eine im allgemeinen gleiche Anordnung zu Fig. 6, jedoch ist eine gewisse radiale Überdeckung zwischen den radial inneren Wicklungen 550 und den radial äußeren Wicklungen 560 zu verzeichnen. Diese Anordnung ermöglicht bedeutende Verringerungen hinsichtlich der Größe für eine bestimmte Anzahl von Wicklungswindungen.
Bei Anwendungen im Staubsauger ist es möglich, mehr als ein Laufrad bereitzustellen, um die Luft durch den Staubsauger zu saugen. Typischerweise, und in Übereinstimmung mit der in Fig. 8 gezeigten Ausführung, kann ein erstes Laufrad 570 stromaufwärts vom Beutel (nicht gezeigt) angeordnet werden, das den Schmutz und Staub aus dem Luftstrom abscheidet, während ein zweites Laufrad 572 stromabwärts davon angeordnet werden kann. Das erste Laufrad 570 kann langsamer gedreht werden als das zweite Laufrad 572, kann aber eine größere Abmessung aufweisen, um den Durchgang der größeren Staubteilchen aufzunehmen. Das zweite Laufrad 572 kann relativ kleiner ausgeführt werden, weil es nur feinere Staubteilchen sieht. Das begünstigt eine erhöhte Betriebsdrehzahl, die außerdem die Leistung des Staubsaugers verbessert. Außerdem kann das Verhältnis der Drehzahlen der Rotoren so gestaltet werden, daß die Verhältnisse der Gebläse/Rotor-Trägheiten ausgeglichen werden, wodurch verringerte oder rein null gyroskopische Kräfte gestattet werden. Ein dritter Motorausgang könnte bereitgestellt werden, um eine Bürstenstange zu drehen.
Betrachtet man Fig. 8 detaillierter, so weist die Motoranordnung eine mittlere mechanische Halterung 574 auf, die einen axial mittleren Ständer 576 trägt, der mit geblechten Polen 590 versehen ist. Die Pole 590 sind mit Wicklungen 578 versehen. Ein Paar axial ausgerichtete Rotoren 580, 581 ist auf den entsprechenden axialen Seiten des Ständers 576 vorhanden. Die Laufräder 570, 572 sind auf den axialen Seiten der Rotoren 580, 581 vorhanden, die von der Halterung 574 abgelegen sind. Die Laufräder 570, 572 und die Rotren 580, 581 sind auf einer mittleren Welle 582 montiert, die zusammenhängend mit der Halterung 574 gebildet wird. Parkmagneten 584 sind für das Anordnen der Pole 586 eines jeden Rotors 580, 581 näher an den Polen vorhanden, die entsprechend auf peripher entgegengesetzten Seiten des Mittelpunktes zwischen einer bestimmten benachbarten Paarung von Ständerpolen 590 vorhanden sind. Das hat die Wirkung, daß veranlaßt wird, daß sich die Rotoren 580, 581 in entgegengesetzten Richtungen drehen, wenn die Wicklungen 578 erregt werden. Um zu sichern, daß die Laufräder 570, 572 Luft von den entgegengesetzten Seiten der Motoranordnung ansaugen, weist jedes Laufrad 570, 572 Flügel 588 auf, die in der entgegengesetzten Richtung zu jenen des anderen Laufrades ausgerichtet sind. Luft kann daher aus dem Eintritt des Staubsaugers für verunreinigte Luft mittels des Laufrades 570 angesaugt werden, die von dort zum Schmutz- und Staubsammelbeutel ausgestoßen wird, in dem die Luft gereinigt wird, und die danach vom Beutel zum Austritt für gereinigte Luft zurück durch das Laufrad 572 gesaugt wird.
Eine weitere Anwendung der Erfindung ist die Veränderung des Verhältnisses der Drehzahlen eines Motors und eines Generators. Ein Beispiel für diese Art von Anwendung ist die Veränderung der Drehzahlen der Turbine und des Kompressors im Turbolader bei einem Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug, wie es in Fig. 9 veranschaulicht wird. Das kann in der Praxis durch Verwendung eines geschalteten Reluktanzmotors 610, um den Kompressor 612 anzutreiben, und eines geschalteten Reluktanzgenerators 614, um die Energie der Turbine 616 aufzunehmen, zustande gebracht werden. Die Drehzahl des Kompressors 612 kann auf ein ganzzahliges Mehrfaches der Drehzahl der Turbine 616 und die Kombination der Verhältnisse der Motor/Generatorpole synchronisiert werden, so daß die Eingangsleistung pro "Takt" des Generators 614 direkt auf die Ausgangsleistung pro "Takt" des Motors 610 übertragen werden kann. Ein derartiger Turbolader mit veränderlichem Verhältnis weist viele Vorteile gegenüber einem normalen Turbolader mit Einheitsverhältnis auf, was eine verbesserte Motorleistung und -wirkungsgrad, eine verringerte "Turbo"-Verzögerung, eine hohe Zuverlässigkeit in Verbindung mit einer kompakten Größe der Bauteile und einer robusten Konstruktion umfaßt. Die Anordnung ist nicht kostspielig herzustellen und kann in das Motorbetriebssystem eingebunden werden. Es kann ebenfalls eine Gelegenheit gegeben sein, daß der Wechselstromgenerator des Fahrzeuges entfernt wird, da er überflüssig ist.
Viele weitere Abwandlungen und Veränderungen werden sich jenen Fachleuten aufdrängen, wenn sie sich auf die vorhergehende Beschreibung beziehen, die nur als Beispiel vorgelegt wird und nicht beabsichtigt, den Bereich der Erfindung einzuschränken, der durch die als Anhang beigefügten Patentansprüche festgelegt wird.

Claims

1. Geschalteter Reluktanzmotor, der zwei oder mehreren Rotoren (506, 516) aufweist, die mittels einer gemeinsamen Stromversorgung gedreht werden, wobei jeder Rotor (506, 516) eine Vielzahl von Polen (508, 518) aufweist und mit einem gemeinsamen Ständer (502) in Verbindung steht, wobei der Ständer (502) eine erste Vielzahl von Polen (504) für das Antreiben eines ersten der Rotoren (506) und eine zweite Vielzahl von Polen (514) für das Antreiben eines zweiten der Rotoren (516) aufweist, worin die Anordnung der Rotorpole (508, 518) und der Ständerpole (504, 514) für jeden Rotor (506, 516) unterschiedlich ist, so daß sich die Rotoren mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen, wenn die gemeinsame Stromversorgung zur Anwendung kommt.

2. Motor nach Anspruch 1, bei dem die Anzahl der Ständerpole (504, 514) für jeden Rotor die gleiche ist, aber die Anzahl der Rotorpole (506, 516) unterschiedlich ist.

3. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Einrichtung (550) vorhanden ist, um die Drehung von mindestens einem der Rotoren (506, 516) in einer Richtung zu veranlassen, die der.

Drehungsrichtung des verbleibenden Rotors oder Rotoren entgegengesetzt ist.

4. Motor nach Anspruch 3, bei dem die Einrichtung Magneten (550) aufweist, die in derartigen Positionen angeordnet sind, daß sie Rotoren (506, 516), wenn sie stationär sind, für eine Drehung in gegenseitig entgegengesetzten Richtungen mitreißen, indem jeder Rotorpol näher an einem vorgegebenen der zwei benachbarten Ständerpole angeordnet wird.

5. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Motor für eine Verwendung in einem Staubsauger geeignet ist.

6. Motor nach Anspruch 5, bei dem einer der Rotoren so ausgelegt ist, daß er das Laufrad des Staubsaugers antreibt.

7. Motor nach Anspruch 6, bei dem ein zweiter der Rotoren so ausgelegt ist, daß er ein zweites Laufrad des Staubsaugers antreibt.

8. Motor nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem einer der Rotoren so ausgelegt ist, daß er eine Bürstenstange des Staubsaugers antreibt.

9. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der zweite Rotor einen Teil eines geschalteten Reluktanzgenerators (614) bildet.

10. Motor nach Anspruch 9, bei dem der erste Rotor (610) benutzt wird, um den Kompressor (612) eines Turboladers anzutreiben, und bei dem der geschaltete Reluktanzgenerator (614) so ausgelegt ist, daß er die Energie der Turbine (616) aufnimmt.

11. Staubsauger, der einen Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche enthält.