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Patent Searching and Data


Title:
SERIES MOTOR HAVING A PERMANENT MAGNET
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/012551
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided is a series motor having a stator (26) and a rotor, including at least one field winding connected in series to a rotor winding and including at least one permanent magnet (34), the magnetic field of which is superimposed on the at least one main field generated by the at least one field winding, said motor being permanently fed during operation from a direct current source or from an alternating voltage source via a rectifier.

Inventors:
DIETL LOTHAR (DE)
Application Number:
PCT/EP2010/060742
Publication Date:
February 03, 2011
Filing Date:
July 23, 2010
Export Citation:
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Assignee:
FEIN C & E GMBH (DE)
DIETL LOTHAR (DE)
International Classes:
H02K23/08
Foreign References:
EP0673105A21995-09-20
US3201625A1965-08-17
GB2241119A1991-08-21
EP0266672A21988-05-11
DE2305146A11974-08-08
DD109775A51974-11-12
DD145590A11980-12-17
DE1181309B1964-11-12
EP0582416B11998-04-15
DE3729680A11989-03-23
EP0615331A11994-09-14
Attorney, Agent or Firm:
WITTE, WELLER & PARTNER (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Reihenschlussmotor mit einem Stator (26, 26a, 26b) und einem Anker (12), mit mindestens einer Feldwicklung (14, 16), die mit einer Ankerwicklung in Reihe geschaltet ist und mit mindestens einem Permanentmagnet (34, 38 42), dessen Magnetfeld dem durch die mindestens eine Feldwicklung (14, 16) erzeugten Hauptfeld überlagert ist, wobei der Motor im Betrieb dauerhaft aus einer Gleichspannungsquelle oder aus einer Wechselspannungsquelle (U-) über einen Gleichrichter (18) gespeist ist.

2. Reihenschlussmotor nach Anspruch 1, bei dem der mindestens eine Permanentmagnet (34, 38, 42) in einer Nut eines Polschuhs aufgenommen ist.

3. Reihenschlussmotor nach Anspruch 1, bei dem der mindestens eine Permanentmagnet auf der Innenoberfläche eines Polschuhs aufgenommen ist.

4. Reihenschlussmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine Permanentmagnet eine derart hohe Feldstärke aufweist, dass eine durch die Anordnung des Permanentmagneten verursachte Feldschwächung zumindest ausgeglichen wird.

5. Reihenschlussmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine Permanentmagnet (34, 38, 42) aus einem Seltenerdwerkstoff besteht.

6. Reihenschlussmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Stator (26, 26a, 26b) mindestens zwei Polschule (28, 30) aufweist, an denen jeweils mindestens eine Nut (32, 36, 40) vorgesehen ist, in der ein Permanentmagnet (34, 38, 42) aufgenommen ist.

7. Reihenschlussmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens zwei Permanentmagnete (34, 38) vorgesehen sind, die an den Polschuhen (28, 30) symmetrisch angeordnet sind.

8. Reihenschlussmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem mindestens zwei Permanentmagnete (42) vorgesehen sind, die an den Polschuhen (28, 30) asymmetrisch angeordnet sind.

9. Reihenschlussmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei dem der zumindest eine Permanentmagnet (34, 38, 42) in die Nut (32, 36, 40) in Axialrichtung einschiebbar ist.

10. Reihenschlussmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich der zumindest eine Permanentmagnet (34, 38, 42) über die gesamte axiale Länge eines zugeordneten Polschuhs (28, 30) erstreckt.

11. Reihenschlussmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem sich der zumindest eine Permanentmagnet nur über einen Teil der axialen Länge eines zugeordneten Polschuhs erstreckt.

12. Reihenschlussmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Motor über einen Brückengleichrichter (18) gespeist ist.

13. Reihenschlussmotor nach Anspruch 12, bei dem der Brückengleichrichter (18) ferner Mittel zur Spannungsglättung umfasst.

14. Reihenschlussmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Drehrichtungsumkehr die Stromrichtung durch den Anker (12) umschaltbar ist.

15. Reihenschlussmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zumindest eine Permanentmagnet (34, 38, 42) derart angeordnet ist, dass er dem Hauptfeld feldverstärkend überlagert ist.

16. Elektrowerkzeug mit einem Reihenschlussmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Reihenschlussmotor derart ausgelegt ist, dass eine Begrenzung der Leerlaufdrehzahl auf einen zulässigen Maximalwert, insbesondere einen Wert von unterhalb von 40000 Umdrehungen pro Minute, gewährleistet ist.

17. Elektrowerkzeug nach Anspruch 16, bei dem eine durch den mindestens einen Permanentmagneten (34, 38, 42) verursachte Abflachung der Drehzahl- Drehmoment-Charakteristik im Vergleich zum Reihenschlussmotor ohne Permanentmagneten durch eine Anpassung der Wicklungen zu einer Anhebung des Drehmomentes im Arbeitsbereich bei gleichzeitiger Absenkung der Leerlaufdrehzahl auf einen zulässigen Wert genutzt wird.

18. Elektrowerkzeug nach Anspruch 16 oder 17, das als Winkelschleifer (48) ausgebildet ist.

Description:
Reihenschlussmotor mit Permanentmagnet

Die Erfindung betrifft einen Reihenschlussmotor mit einem Stator und einem Anker, mit mindestens einer Feldwicklung, die mit einer Ankerwicklung in Reihe geschaltet ist, und mit mindestens einem Permanentmagnet, dessen Magnetfeld dem durch die mindestens eine Feldwicklung erzeugten Hauptfeld überlagert ist.

Es ist im Stand der Technik grundsätzlich bekannt (vgl. DD 109 775, DD 145 590, DE-PS 1 181 309, EP 0 582 416 Bl) bei durch Permanentmagnete erregten Gleichstrommotoren eine Hilfsreihenschlusswicklung vorzusehen, um eine Entmagnetisie- rung des Motors durch die Ankerrückwirkung zu verhindern. Ferner ist durch die DE 37 29 680 Al ein Reihenschluss-Permanentmagnet-Motor bekannt, der Wendepole mit zweiteiligen Wendepol-Kompensationswicklungen für jeden Wendepol besitzt, wodurch der Wirkungsgrad der Wendepole verbessert werden soll und eine Entmagnetisierung der Permanentmagnete durch die Ankerrückwirkung verhindert werden soll.

Ferner ist aus der EP 0 615 331 Al ein Reihenschlussmotor in Form eines Universalmotors mit einer Bremseinrichtung bekannt, bei dem eine selbsterregte Bremsung durch die Verwendung eines Permanentmagneten zuverlässig eingeleitet werden soll. Dabei wird im Motorbetrieb über die Feldwicklungen ein Betriebsfeld erzeugt, das gemeinsam mit einem sich einstellenden Ankerfeld ein für den Motorbetrieb erforderliches resultierendes Feld ergibt. Bei Umschaltung in den Bremsbetrieb wird der Motor vom Netz getrennt und die Feldwicklungen über den Anker kurzgeschlossen. Um eine zuverlässige Einleitung der Bremsung durch Selbsterregung zu gewährleisten, ist am Polschuhblechpaket zusätzlich ein Permanentmagnet in einer Nut angeordnet, und zwar derart, dass ein magnetisches Feld in der gleichen Richtung wie die Feldlinien des elektrisch erregten Hauptflusses wirkt. Die Stärke des Permanentmagneten ist so bemessen, dass sein Feld mindestens doppelt so hoch ist wie das Feld infolge der Remanenzinduktion im Eisen des Polschuhblechpakets. Dadurch wird erreicht, dass auch in dem Fall, dass die Remanenzinduktion im Umschaltzeitpunkt vom Motorbetrieb in den Generatorbetrieb gegen das Feld des Permanentmagneten wirkt, genügend Überschuss des Permanentmagnetfeldes vorhanden ist, um eine Selbsterregung zuverlässig einzuleiten. Damit der Permanentmagnet beim Anlaufen des Motors nicht entmagnetisiert wird, ist entweder ein Anlaufwiderstand vorgesehen oder eine Diode, so dass der Anlaufstrom zunächst nur in einer Richtung fließen kann, bis nach einer gewissen Einschaltverzögerung die Diode überbrückt wird, so dass der Motor dann unmittelbar aus dem Wechselstromnetz mit Strom versorgt wird.

Reihenschlussmotoren werden insbesondere in Form von Universalmotoren bei zahlreichen Anwendungen, insbesondere in Elektrowerkzeugen, eingesetzt. Reihenschlussmotoren besitzen allerdings den Nachteil, dass die (ungeregelte) Leerlaufdreh- zahl deutlich höher liegt als die (ungeregelte) Nenndrehzahl im Lastbetrieb. Dies bedeutet, dass die Drehzahl-Drehmoment-Charakteristik relativ steil ist, dass die Drehzahl also relativ stark vom Drehmoment abhängig ist. Dies hat zur Folge, dass der Einsatz von Reihenschlussmotoren bei solchen Anwendungen problematisch ist, bei denen die (ungeregelte) Leerlaufdrehzahl begrenzt werden muss, z.B. aus Sicherheitsgründen.

Der Erfindung liegt vor diesem Hintergrund die Aufgabe zugrunde, einen Reihenschlussmotor anzugeben, der im Vergleich zu herkömmlichen Reihenschlussmotoren eine verbesserte Drehzahl-Drehmoment-Charakteristik aufweist und bei dem insbesondere die (ungeregelte) Leerlaufdrehzahl auf einen unkritischen Wert begrenzt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch einen Reihenschlussmotor mit einem Stator und einem Anker gelöst, mit mindestens einer Feldwicklung, die mit einer Ankerwicklung in Reihe geschaltet ist und mit mindestens einem Permanentmagnet, dessen Magnetfeld dem durch die mindestens eine Feldwicklung erzeugten Hauptfeld überlagert ist, wobei der Motor im Betrieb dauerhaft aus einer Gleichspannungsquelle oder aus einer Wechselspannungsquelle über einen Gleichrichter gespeist ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst. Durch die dauerhafte Überlagerung eines Permanentmagnetfeldes mit dem durch die mindestens eine Feldwicklung erzeugten Hauptfeld verstärkt sich das Erregerfeld insbesondere bei schwacher elektrischer Erregung im Leerlauf, was zu einer Verringerung der Leerlaufdrehzahl führt. Bei Belastung des Motors wird die elektrische Erregung dann größer, während die Erregung durch den Permanentmagnet gleich bleibt. Die Nenndrehzahl wird sich also weniger stark als die Leerlaufdrehzahl absenken. Damit ergibt sich eine flachere Drehzahl-Drehmoment-Charakteristik, also eine weniger starke Abhängigkeit der Drehzahl vom Drehmoment. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der mindestens eine Permanentmagnet in einer Nut eines Polschuhs aufgenommen.

Hierdurch ist eine einfache Montage und sichere Befestigung gewährleistet.

In alternativer Ausführung ist der mindestens eine Permamentmagnet an der Innenoberfläche eines Polschuhs aufgenommen. Es handelt sich hierbei bevorzugt um eine sehr flache Ausführung (etwa 0,3 bis 2 mm) und vorzugsweise eine Befestigung durch Verkleben.

In beiden Fällen weist der Permanentmagnet vorzugsweis eine derart hohe Feldstärke auf, dass eine durch die Anordnung des Permanentmagneten verursachte Feldschwächung zumindest ausgeglichen wird.

Die Anbringung einer Nut an einem Polschuh wirkt wie ein Luftspalt und führt zunächst zu einer Feldschwächung. Diese Feldschwächung kann durch das überlagerte Feld des Permanentmagneten ausgeglichen oder sogar überkompensiert werden, wenn dieser eine ausreichend hohe Feldstärke aufweist.

Hierzu besteht der Permanentmagnet vorzugsweise aus einem Seltenerdwerkstoff. Derartige Permanentmagnete bestehen beispielsweise aus einem Kobalt-Samarium- Werkstoff oder aus Neodym-Eisen-Bor- Werkstoffen. Sie weisen eine hohe Remanenzinduktion und hohe Koerzitivfeldstärke auf und besitzen eine sehr große spezifische magnetische Energie. Solche Permanentmagnete aus einem Seltenerdwerkstoff sind besonders zum Einsatz bei der Erfindung geeignet, da hierdurch eine durch die Nut verursachte Feldschwächung sogar überkompensiert werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung weist der Stator mindestens zwei Polschuhe auf, an denen jeweils mindestens eine Nut vorgesehen ist, in der ein Permanentmagnet aufgenommen ist. Hierbei können mindestens zwei Permanentmagnete vorgesehen sein, die an den Polschuhen symmetrisch angeordnet sind.

Eine derartige Anordnung ist vorteilhaft, wenn der Motor für eine Drehrichtungsumkehr ausgebildet sein soll.

Weist der Motor dagegen eine bevorzugte Drehrichtung auf, so sind die Permanentmagnete gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise an den Polschuhen asymmetrisch angeordnet.

Durch die asymmetrische Anordnung ergibt sich eine verbesserte Kommutierung.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der zumindest eine Permanentmagnet in die Nut in Axialrichtung einschiebbar.

Hierdurch ist eine erleichterte Montage ermöglicht. Durch eine geeignete Anpassung der Form der Nut und der Form des Permanentmagneten, z.B. in Form einer Schwalbenschwanzführung, kann hierbei gleichzeitig eine formschlüssige Festlegung erreicht werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der zumindest eine Permanentmagnet über die gesamte axiale Länge eines zugeordneten Polschuhs.

Alternativ kann sich der zumindest eine Permanentmagnet auch nur über einen Teil der axialen Länge eines zugeordneten Polschuhs erstrecken.

Um dauerhaft eine konstruktive Überlagerung der Magnetfelder von Feldwicklung und Permanentmagnet zu gewährleisten, muss der Permanentmagnet entsprechend der Richtung des Hauptfeldes ausgerichtet werden. Hierzu ist es bei Anschluss an das Wechselstromnetz notwendig, die Wechselspannung über einen Gleichrichter, vorzugsweise einen Brückengleichrichter, in eine gleichgerichtete (ggf. geglättete) Wechselspannung zu wandeln, über die Feldspule(n) und Anker mit Strom versorgt werden. Alternativ kann natürlich ein Betrieb unmittelbar mit Gleichspannung erfolgen. Durch eine Diode kann die korrekte Polung in jedem Falle sicher gestellt werden, damit eine konstruktive Überlagerung von Hauptfeld und Permanentmagnetfeld gewährleistet ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Polarität der Feldwicklungen umschaltbar.

Hierdurch kann eine destruktive Überlagerung von Feldwicklung und Permanentmagnet erreicht werden, wodurch sich eine Feldschwächung ergibt. Dies führt zu einer besonders hohen Drehzahl, was für Sonderanwendungen vorteilhaft sein kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Stromrichtung durch den Anker umschaltbar.

Hierdurch kann eine Drehrichtungsumkehr des Motors realisiert werden, ohne dass eine dauerhaft feldverstärkende Überlagerung der Magnetfelder von Permanentmagnet und Feldspule beeinträchtigt wird.

Durch die Erfindung wird ferner ein Elektrowerkzeug mit einem Reihenschlussmotor angegeben, bei dem der Reihenschlussmotor derart ausgelegt ist, dass eine Begrenzung der Leerlaufdrehzahl auf einen zulässigen Maximalwert gewährleistet ist.

Dies ist insbesondere für solche Anwendungen von Vorteil, bei denen die (ungeregelte) Leerlauf drehzahl begrenzt werden muss. So können die konstruktionsbedingten Nachteile von Universalmotoren, die zu einer hohen Leerlaufdrehzahl im Vergleich zur Lastdrehzahl führen, zumindest zum Teil ausgeglichen werden.

Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführung wird eine durch den mindestens einen Permanentmagneten verursachte Abflachung der Drehzahl-Drehmoment- Charakteristik im Vergleich zum Reihenschlussmotor ohne Permanentmagneten durch eine Anpassung der Wicklungen zu einer Anhebung des Drehmomentes im Arbeitsbereich bei gleichzeitiger Absenkung der Leerlaufdrehzahl auf einen zulässigen Wert genutzt.

Durch die geänderte Motorwicklung ergibt sich im Vergleich zum selben Motor ohne Permanentmagneten eine höhere Nenndrehzahl bei gleichem Drehmoment. Dadurch ist eine höhere Getriebeuntersetzung möglich, womit ein größeres Drehmoment erreicht wird. Alternativ kann bei gleicher Drehzahl ein größeres Drehmoment erreicht werden.

Bei unveränderter Wicklung wird dagegen die Nenndrehzahl im Wesentlichen beibehalten, wodurch sich die Leerlaufdrehzahl im Vergleich zum selben Motor ohne Permanentmagneten verringert. Hierdurch kann die Leerlaufdrehzahl auf einen zulässigen Maximalwert begrenzt werden. Dies ist insbesondere bei einer Ausführung des Elektrowerkzeuges als Winkelschleifer von Bedeutung, da bei Ausfall der Motorelektronik gewährleistet sein muss, dass der Winkelschleifer im Leerlauf nicht zu schnell läuft. Die Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe muss bei einem Winkelschleifer auf maximal 80 m/s begrenzt werden, um ein Platzen der Schleifscheibe mit Sicherheit zu verhindern.

Die erfindungsgemäß verbesserte Drehzahl-Drehmoment-Charakteristik kann somit insbesondere vorteilhaft bei Winkelschleifern genutzt werden.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführung eines erfindungsgemäßen Reihenschlussmotors;

Fig. 2 ein Schaltbild einer zweiten Ausführung eines erfindungsgemäßen Reihenschlussmotors mit Drehrichtungsumkehr;

Fig. 3 den Vergleich verschiedener Drehzahl-Drehmoment-Charakteristiken eines herkömmlichen Reihenschlussmotors mit zwei verschieden ausgelegten erfindungsgemäßen Reihenschlussmotoren;

Fig. 4 eine erste Ausführung eines erfindungsgemäßen Stators mit je zwei Permanentmagneten an jedem Polschuh, die in symmetrischer Anordnung in Nuten des Polschuhs aufgenommen sind;

Fig. 5 eine abgewandelte Ausführung des Stators gemäß Fig. 4 mit je einem

Permanentmagneten, der sich über einen größeren Bereich des Polschuhs in Umfangsrichtung erstreckt, in symmetrischer Anordnung;

Fig. 6 eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Stators mit asymmetrischer Anordnung zweier Permanentmagnete, die gegenüber einer mittigen Anordnung in Richtung auf die auflaufende Kante ??? der beiden Polschuhe verschoben sind; und

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Elektrowerkzeuges in Form eines

Winkelschleifers mit einem erfindungsgemäßen Reihenschlussmotor. In Fig. 1 ist eine Schaltung eines erfindungsgemäßen Reihenschlussmotors dargestellt, der insgesamt mit 10 bezeichnet ist.

Der Reihenschlussmotor 10 weist einen Anker 12 mit einer Ankerwicklung auf, die mit zwei Feldwicklungen 14, 16 in Reihe geschaltet ist. Der Motor wird aus einer Wechselspannungsquelle U- (z.B. 230 V, 50 Hz) mit Wechselstrom versorgt. Zum Ein- und Ausschalten dient ein Motorschalter S 1 . Über einen Gleichrichter 18 in Form eines Brückengleichrichters wird die Wechselspannung gleichgerichtet, so dass diese als pulsierende Gleichspannung zugeführt wird. Der Brückengleichrichter kann ferner Mittel zur Glättung umfassen (z.B. einen Kondensator, nicht dargestellt). Zusätzlich zu den beiden Feldwicklungen 14, 16, über die die Haupterregung erfolgt, weist der Reihenschlussmotor 10 Permanentmagnete auf, die jeweils in eine flache Nut eines Polschuhs eingelassen sind.

Verschiedene mögliche Anordnungen der Permanentmagnete am Stator 26 werden im Folgenden anhand der Figuren 4 bis 6 kurz erläutert.

Der Stator 26 gemäß der Fig. 4-6 ist im Querschnitt dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf die Darstellung der Feldwicklungen und des Ankers verzichtet. Der Stator 26 weist zwei Polschuhe 28, 30 auf. An jedem Polschuh 28, 30 sind in symmetrischer Anordnung in Umfangsrichtung gesehen in der Nähe des Polschuhendes zwei flache Nuten 32 vorgesehen, in denen jeweils ein Permanentmagnet 34 aufgenommen ist. Die jeweilige Nut 32 weist nur eine geringe Tiefe von z.B. 0,3 bis 1 mm auf und kann vorzugsweise so gestaltet sein, dass sich eine formschlüssige Festlegung des jeweiligen Permanentmagneten 34 an der zugeordneten Nut 32 ergibt. Die Nut 32 mündet in Radialrichtung gesehen an der Polschuhinnenfläche aus. Die jeweilige Nut 32 erstreckt sich über die gesamte axiale Länge des Stators 26, so dass der Permanentmagnet 34 von einem axialen Ende her in die Nut 32 eingeschoben und so leicht montiert werden kann. Die insgesamt vier Permanentmagnete 34 sind symmetrisch angeordnet, so dass der betreffende Reihenschlussmotor 10 für eine Drehrichtungsumkehr geeignet ist. Alternativ könnten sich die Permanentmagnete 34 nur jeweils über einen Teil der axialen Länge der jeweiligen Polschuhe 28, 30 erstrecken.

Fig. 5 zeigt eine Abwandlung des Stators, der hier insgesamt mit 26a bezeichnet ist. In Abwandlung zur Ausführung gemäß Fig. 4 ist an jedem Polschuh 28, 30 nur eine zentrale Nut 36 vorgesehen, die sich in Umfangsrichtung des Polschuhs 28, 30 gesehen über den größten Bereich des Polschuhs 28 bzw. 30 erstreckt. In dieser Nut 36 ist ein entsprechend geformter Permanentmagnet 38 aufgenommen. Auch am gegenüberliegenden Polschuh 30 ist eine Nut gleicher Größe und Anordnung mit einem entsprechenden Permanentmagneten vorgesehen, so dass sich insgesamt wiederum eine symmetrische Anordnung ergibt.

Eine weitere Abwandlung des Stators ist in Fig. 6 dargestellt und insgesamt mit 26b bezeichnet. Hier ist die Anordnung der Permanentmagnete 42 asymmetrisch, was vorteilhaft für einen Motor mit Vorzugsrichtung ist, da sich hierdurch eine verbesserte Kommutierung erzielen lässt. An jedem Polschuh 28, 30 ist eine Nut 40 mit zugeordnetem Permanentmagnet 42 vorgesehen, jedoch sind hierbei die Permanentmagnete 40 von der neutralen Zone 44 entgegen der Drehrichtung des Ankers 12 verlagert. Die Drehrichtung des Reihenschlussmotors ist in Fig. 6 mit 46 bezeichnet.

Durch die Anordnung von Permanentmagneten unmittelbar in einer Nut jeweils direkt unter dem Polschuh ergibt sich zunächst ein zusätzlicher Luftspalt, was zu einer Feldschwächung des durch die Feldwicklungen 14, 16 erzeugten Hauptfeldes führt. Da die Permanentmagnete aus einem Seltenerdmagnetwerkstoff bestehen, weisen diese eine sehr hohe Feldstärke, eine hohe Remanenzinduktion und eine hohe Koerzitivfeldstärke auf. Somit kann die durch die Nut bedingte Feldschwächung überkompensiert werden, so dass sich insgesamt bei konstruktiver Überlagerung der Magnetfelder der Permanentmagnete 34, 38, 42 und des von den Feldwicklungen 14, 16 erzeugten Hauptfeldes ein verstärktes Gesamtfeld ergibt. Hierbei ist die Stromrichtung durch die Feldwicklungen 14, 16 derart gewählt, dass die Felder der Permanentmagnete 34, 38, 42 und das Hauptfeld gleiche Polarität haben. Die Auswirkung der Verwendung der Permanentmagnete wird im Folgenden anhand von Fig. 3 erläutert.

Fig. 3 zeigt in Kurve 20 die Drehzahl-Drehmoment-Charakteristik eines herkömmlichen Universalmotors (Nennleistung 1200 W für den vom Anmelder vertriebenen Winkelschleifer WSG 14) ohne die Verwendung von Permanentmagneten. Bei dem herkömmlichen Motor ergibt sich gemäß der Kurve 20 eine relativ starke Abhängigkeit der Drehzahl n (angegeben in Umdrehungen pro Minute) vom Drehmoment M (angegeben in Nm). Im Leerlauf ergibt sich eine Drehzahl von fast 40000 U/min, während die Drehzahl bei einer Belastung mit 1,2 Nm auf ca. 17500 U/min absinkt.

Die Kurve 22 zeigt die Auswirkung der Verwendung von je zwei Permanentmagneten 34 in symmetrischer Anordnung gemäß Fig. 4. Hierbei ergibt sich eine deutlich flachere Drehzahl-Drehmoment-Charakteristik gemäß der Kurve 22. Insbesondere sinkt die Leerlauf drehzahl deutlich ab, auf einen Wert von etwa 27000 U/min, bei fast gleichbleibender Lastdrehzahl bei 1,2 Nm. Die Nennleistung beträgt in diesem Fall etwa 1100 W.

Die Kurve 24 zeigt, wie der sonst konstruktiv gleich ausgelegte Motor durch eine veränderte Wicklungscharakteristik vorteilhaft angepasst werden kann. Das Drehzahlniveau kann insgesamt wieder so angehoben werden, dass die Leerlaufdrehzahl einen höheren Wert annimmt, der aber noch unterhalb der Leerlaufdrehzahl des Motors ohne Permanentmagneten liegen kann und z.B. etwa 36000 U/min beträgt. Gleichzeitig steigt die Drehzahl bei sonst gleichem Drehmoment an, so dass sich bei insgesamt flacherem Verlauf der Drehzahl-Drehmoment-Kurve eine Verschiebung nach oben ergibt. Die Nennleistung steigt bei sonst gleichem Motoraufbau auf etwa 1400 W.

Bei dieser Ausführung kann also eine stärkere Getriebeuntersetzung verwendet werden, sofern der Motor etwa in einem Elektrowerkzeug 44 gemäß Fig. 7 eingesetzt wird. Fig. 7 zeigt ein Elektrowerkzeug 48 in Form eines Winkelschleifers in schematischer Darstellung von oben. Das Elektrowerkzeug 48 weist einen Reihenschlussmotor 10 gemäß Fig. 1 auf, bei dem der Stator 26b gemäß Fig. 6 verwendet wird, so dass sich eine asymmetrische Anordnung der Permanentmagnete ergibt. Durch die Verwendung der Permanentmagnete und eine angepasste Wicklungsauslegung ergibt sich die Drehzahl-Drehmoment-Charakteristik gemäß Kurve 24 gemäß Fig. 3. Die Drehzahl der Schleifscheibe 50 wird somit auf eine maximal zulässige Umfangsgeschwindigkeit von z.B. 80 m/s begrenzt.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Schaltung eines erfindungsgemäßen Reihenschlussmotors, der insgesamt mit 10a bezeichnet ist. Dieser Reihenschlussmotor 10a ist für eine Drehrichtungsumkehr ausgelegt und weist somit z.B. einen Stator 26 oder 26a gemäß der Figuren 4 oder 5 auf. Da die feldverstärkende Wirkung von Permanentmagneten und Hauptfeld auch bei Drehrichtungsumkehr erhalten bleiben soll, wird zur Drehrichtung die Stromrichtung des Ankers 12 umgekehrt. Hierzu ist beispielsweise ein zweipoliger Umschalter S 2 vorgesehen.