Elektromotor mit eisenlosem, trommelförmigem Läufer Es sind Gleichstromkleinstmotoren
bekannt, deren eisenloser Läufer trommelförmig ausgebildet und in einem zwischen
der eisernen Motorhülle und dem Dauerrnagnetke,rn gebildeten Luftspalt angeordnet
ist. Die Läuferspulen haben Wickelköpfe, welche an den Endflächen der Trommel viel
Kupferdraht erfordern, so daß - abgesehen von dem Kupferaufwand
- die ohmschen Verluste erhöht werden und die Baulänge vergrößert wird. Um
diese Nachteile zu vermeiden, brachte man die Windungen direkt auf der zylinderförmigen,
Trommel auf. Hierbei wurden die Leiter in schrägen Linien (Schraubenform) auf den
Zylinder aufgetragen, wodurch nicht nur ein kompliziertes Wickelverfahren erforderlich
wird, sondem auch eine Herabsetzung des Drehmomentes eintritt. Das Drehmoment, das
mit Hilfe der schräg verlaufenden Leiter in dem radial verlaufenden Magnetfeld gebildet
wird, hat zwei Komponenten: eine tangentiale Komponente, welche im Sinne des Nutzdrehmomentes
wirksam ist, und eine axial verlaufende Komponente, welche zum Nutzdrehmoment nicht
beiträgt. Das verwertbare Moment hat also einen Minderungsfaktor, welcher gleich
dem Sinus des Leiteranstiegwinkels ist.Electric motor with ironless, drum-shaped rotor There are known micro-DC motors whose ironless rotor is drum-shaped and arranged in an air gap formed between the iron motor casing and the permanent magnet. The rotor coils have winding heads which require a lot of copper wire at the end faces of the drum, so that - apart from the copper expenditure - the ohmic losses are increased and the overall length is increased. In order to avoid these disadvantages, the windings were applied directly to the cylindrical drum. The conductors were applied to the cylinder in inclined lines (helical shape), which not only required a complicated winding process, but also reduced the torque. The torque, which is generated with the help of the inclined conductors in the radial magnetic field, has two components: a tangential component, which is effective in terms of the useful torque, and an axially extending component, which does not contribute to the useful torque. The usable moment therefore has a reduction factor which is equal to the sine of the conductor rise angle.
Durch die vorliegende Erfindung wird bei einfacher Bauart eine größtmögliche
Ausnutzung des Leitermaterials erzielt. Der Elektromotor, insbesondere Gleichstromkleinstmotor,
mit eisenlosem, trommelförinigem Läufer, dessen Wicklung mit axial verlaufenden
Leitern zwischen der aus Magnetwerkstoff bestehenden Hülle und dem magnetischen,
insbesondere dauermagnetischen Kein angeordnet ist, hat erfindungsgemäß das Kennzeichen,
daß die Trommel als Prisma mit polygonförmigem Querschnitt ausgebildet ist. Hierdurch
wird eine einfache Wickelmethode ermöglicht, da die Drähte in sauberen Schichten
neben- und aufeinander verlegt werden können. Außerdem ist jedoch das Drehmoment
entsprechend dem vollen Leiterstrom ausgenutzt, denn der Sinus des axial verlaufenden
Leiters ist gleich 1. The present invention achieves the greatest possible utilization of the conductor material with a simple design. The electric motor, in particular a small direct current motor, with an ironless, drum-shaped rotor, the winding of which is arranged with axially extending conductors between the sleeve made of magnetic material and the magnetic, especially permanent magnet, has the characteristic according to the invention that the drum is designed as a prism with a polygonal cross-section. This enables a simple winding method because the wires can be laid next to and on top of one another in neat layers. In addition, however, the torque is used in accordance with the full conductor current, because the sine of the axially extending conductor is equal to 1.
Der Luftspalt wird zwar durch die polygonartige Ausführung des Läufers
etwas vergrößert. Diese Vergrößerung ist aber zahlenmäßig gering, jedenfalls gegenüber
dem Vorteil des voll ausgenutzten Drehmomentes verschwindend, da bei einem Polygon
der Kreisbogen über zwei Ecken mit der Polygonsehne eine Fläche einschließt, die
so klein ist, daß die dadurch hervorgerufene Widerstandserhöhung im Magnetkreis
kaum ins Gewicht fällt.The air gap is due to the polygonal design of the rotor
somewhat enlarged. This increase is numerically small, at least compared to
the advantage of the fully utilized torque vanishing, since with a polygon
the arc of a circle encloses a surface over two corners with the polygon chord which
is so small that the resulting increase in resistance in the magnetic circuit
hardly matters.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein
Motor verwendet, dessen Welle in zwei im Kern angeordneten Lagern geführt ist. Fig.
1 ist ein Schnitt durch den Motor, während Fig. 2 und 3 Ansichten
des Läufers darstellen.In the embodiment shown in the drawing, a motor is used whose shaft is guided in two bearings arranged in the core. Fig. 1 is a section through the engine, while Figs. 2 and 3 are views of the rotor.
Im Gehäuse 1 ist der Kern, beispielsweise ein Dauermagnet 2,
eingesetzt. Der aus Kunststoff gefertigte trommelförmige Läufer besteht aus einem
Hauptstück3 und einer amAbtriebsende aufgesetzten Abschlußplatte 4.The core, for example a permanent magnet 2, is inserted in the housing 1. The drum-shaped runner made of plastic consists of a main piece 3 and an end plate 4 placed on the output end.
Beim Zusammenbau werden zunächst die Lager 5
und 6 in
die aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff bestehende Hülse 7 eingesetzt. Danach
wird die Hülse 7 in den Dauermagnetkem 2 eingebaut, das Hauptstück
3 der Trommel aufgesetzt und durch die Abschlußplatte4 abgedeckt. Nunmehr
wird diese Anordnung in der Form bewickelt, die aus Fig. 2 und 3
zu ersehen
ist. An den Ecken des Polygons sind Rippen 8 angebracht, welche entlang der
ganzen Trommel axial verlaufen. Es ist vorteilhaft, die Rippen ein wenig über die
Endflächen der Trommel zu verlängern, so daß die Dorne 9 entstehen. Wie aus
Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, ist die Wicklung sehr einfach, raumsparend
und übersichtlich. Die Spulenseiten 10,
genden Drähten bestehen welche aus
nebeneinanderlieg (Fig. 2), verlaufen in axialer Richtung. Fig. 3 zeigt,
wie die Drähte als Sehnen, ebenfalls nebeneinander, über die Endflächen gelegt sind.
In der Zeichnung ist nur eine Lage dargestellt, man kann jedoch auch mehrere Lagen
in der gezeichneten Form übereinanderwickeln.During assembly, the bearings 5 and 6 are first inserted into the sleeve 7 made of non-magnetizable material. Thereafter, the sleeve 7 is installed in the permanent magnet core 2, the main piece 3 of the drum is placed and covered by the end plate 4. Now, this assembly is wound in the shape which can be seen in Fig. 2 and 3. Ribs 8 are attached to the corners of the polygon and run axially along the entire length of the drum. It is advantageous to extend the ribs a little over the end faces of the drum so that the spikes 9 are formed. As can be seen from FIGS. 2 and 3 , the winding is very simple, space-saving and clear. The coil sides 10, lowing wires which consist of adjacent (Fig. 2), extend in the axial direction. Fig. 3 shows how the wires are laid as tendons, also side by side, over the end faces. Only one layer is shown in the drawing, but you can also wrap several layers on top of each other in the form shown.
Wie aus Fig. 2 und 3 unmittelbar hervorgeht, ist der aktive
Teil (Spulenseiten 10) des Kupfers relativ lang im Verhältnis zu den geringen
für die Sehnen 11
erforderlichen Abschnitten.
Nunmehr wird
der Kommutator 12 aufgesetzt und die gesamte bisher zusammengebaute Anordnung in
den Ständer 1, welcher aus Weicheisen besteht, eingesetzt. Der Einsatzaufbau
wird durch eine Mutter 13
am Gehäuse 1 befestigt. Der die Bürstenhalter
14 tragende Deckel15 wird dann auf das Gehäusel aufgesetzt. Ein Vorsprung
16 am Deckel 15 dient zur Begrenzung des axialen Spieles der Welle
17. As can be seen directly from FIGS. 2 and 3 , the active part (coil sides 10) of the copper is relatively long in relation to the small sections required for the tendons 11. The commutator 12 is now placed on top and the entire previously assembled arrangement is inserted into the stator 1, which consists of soft iron. The insert assembly is fastened to the housing 1 by a nut 13. The cover 15 carrying the brush holder 14 is then placed on the housing. A projection 16 on the cover 15 serves to limit the axial play of the shaft 17.