DE1117721B

DE1117721B - Als Elektromotor ausgebildete magnetelektrische Maschine mit einem Permanentmagnet-Rotorsystem

Info

Publication number: DE1117721B
Application number: DEV17266A
Authority: DE
Inventors: Erich Rabe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-09-18
Filing date: 1959-09-18
Publication date: 1961-11-23
Also published as: US3153157A

Description

Als Elektromotor ausgebildete magnetelektrische Maschine mit einem Permanentmagnet-Rotorsystem Die Erfindung behandelt eine als Elektromotor ausgebildete magnetelektrische Maschine mit einem Permanentmagnet-Rotorsystem, die aus wenigen Einzelteilen in einfacher Weise zusammengesteckt werden kann. Gegenüber den bereits bekannten Maschinen zeichnet sich der erfindungsgemäße Motor durch das weitgehende Fehlen von Verschraubungen oder anderen umständlichen Fixierungsmitteln und durch die Möglichkeit einfachen, schnellen Zusammenbaus aus.
Das Permanentmagnet-Rotorsystem ist dabei in axialer Richtung neben den Erregerfeldspulen angeordnet. Die Erregerfeldspulen sind auf aus Eisenblechen mit hakenförmig abgebogenen Polschuhen bestehende Spulenkerne aufgebracht, wobei die Spulenkerne durch ein ebenfalls aus Eisenblech bestehendes U-förmiges Magnetjoch miteinander verbunden sind, dessen Schenkel gleichzeitig die Spulenkerne in ihrer ganzen Länge verstärken. Gemäß der Erfindung ist der Motor zusammensteckbar aus aufschiebbaren Körpern aus Isoliermaterial, die aus einem rohrartigen Teil und einem scheibenförmigen Flansch bestehen, dessen Durchmesser etwas größer ist als der des Rotors. Dies,-, Körper werden unter Zwischenschaltung der Lager auf die Welle aufgeschoben, wobei die Flansche der Körper an ihrem Umfang Schlitze aufweisen, die an ihrer dem Rotor zugewandten Seite jeweils eine radial auswärts verlaufend angeordnete Aussparung aufweisen, und wobei jeder solcher Aussparung jeweils eine zinnenartige Randkerbung zugeordnet ist. Der Motor wird nach außen abgeschlossen'durch zwei Deckel mit Wellendurchgangsöffnung, die seitlich abschließen und den Umfang der Flansche haben, und durch einen zylindrischen Außenmantel, in welchem diese Deckel eingeschraubt, eingebördelt oder sonstwie befestigt sind.
Die Abb. 1 bis 7 zeigen die Einzelteile einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektromotors.
Abb. 1 zeigt den Rotor 1, der an seinem Umfang permanentmagnetisiert ist und der auf der Welle 2 sitzt. Über diese Welle wird beidseitig jeweils ein Körper 3 aufgeschoben, der in Abb. 2 a und 2 b dargestellt ist. Der Körper besteht aus Isoliermaterial, z. B. thermoplastischem Kunststoff oder Kunstharzpreßmasse. Er kann in einfacher Weise gespritzt oder gepreßt werden. Der Körper besteht aus einem rohrartigen Teil 4 und einem Flansch 5, den Abb. 2 b in der Aufsicht zeigt. Der Flansch 5 enthält eine die Welle 2 mit reichlichem Spiel umfassende öffnung, welche die Fortsetzung der Rohröffnung bildet.
Rohrdurchmesser und Rohrprofil können kreisförmig oder der Körper kann in Gestalt eines Vielecks ausgeführt sein. Zweckmäßig ist dabei eine äußere Profilierung als n-Eck, wobei n der Zahl der Spulenkörper 13, die nachstehend erwähnt werden, entspricht.
Abb. 2 b zeigt die Aufsicht auf einen Flansch 5, und zwar von der dem Rotor zugewandten Seite aus. Es sind n Schlitze 7 im Abstand von jeweils 360/n Grad angeordnet. über diesen Schlitzen befindet sich radial nach auswärts gerichtet jeweils -eine Aussparung8, an der also der Flansch entsprechend dünner ist.
Der Flansch5 weist ferner n zinnenartige Einkerbungen10 an seinem Umfang aid, die ebenfalls regelmäßig am Umfang angeordnet sind und jeweils zwischen zwei Aussparungen8 liegen. An der dem Rohr4 zugewandten Seite des Flansches sind unter diesen Einkerbungen 10 jeweils kurze Aussparungen 9 angeordnet.
Zum Aufbau des Ausführungsbeispiels sind nun 2 n Polschuhe nötig, die in Abb, 3 dargestellt sind. Diese Polschuhe bestehen aus Weicheisenblechen mit geeignet gewählter Permeabilität, die in die Schlitze 7, die Einkerbungen 10 und die Aussparungen 8 und 9 passen. Die in Abb. 3 dargestellten Polschuhe 11 werden nun durch die Schlitze 7 geschoben und umfassen in dem gegenüberliegenden Flansch5, in dessen Einkerbung10 liegend, mit ihrem hakenförmig abgebogenen Ende den, anderen Körper4, während sie mit ihrem abgewinkelten Mittelstück in der Aussparung 8 über dem Schlitz 7 hegen. Die beiden Körper4 werden auf diese Weise nach Einstecken der Polschuhell in ihrem Abstand fixiert. Die ungekröpften Enden der Polschuhell ragen jeweils auf der dem Rohr zugewandten Seite des Flansches5 heraus. über sie werden nun die in Abb. 4 a und 4 b dargestellten Spulenkörper 13 mit aufgewickelten Spulen 14 gesteckt. In die öffnung15 dieser Spulenkörper 13 paßt noch ein Poljoch 12, das in Abb. 5 a und 5 b dargestellt ist. Dieses Poljoch besteht aus Weicheisen und wird mit seinem einen Schenkel in die öffnung 15 eines Spulenkörpers 13 geschoben, mit seinem anderen Schenkel in die Spulenöffnung 15 des je nach der Schaltungsart - zugehörigen Gegenpols. Die Zuordnung richtet sich in an sich bekannter Weise nach dem Wickelschritt.
Die Spulenkörper 14 sitzen nun auf dem Rohrkörper 4 auf. Da sie auch vorn den Flansch5 berühren, ist nach Aufbringung der Spulenkörper und Einschieben der Poljoche 12 ein fester Verband entstanden: Die Körper 3 sind beiderseits fixiert und, bilden mit den Spulen ein einheitliches Ganzes. Dabei muß die öffnung 15 der Spulenkörper 13 so bemessen sein, daß der herausragende Teil des Polbleches 11 und der Schenkel des Poljochs 12, eng sitzend, diese Öff- nung ausfüllen.
Selbstverständlich -müssen die Spulenwicklungen nun nach dem vorgegebenen Schaltungsplan miteinander verbunden werden.
Zweckmäßig wird nun über die so entstandene Einheit ein in Abb. 6 dargestellter Zylinder 18 geschoben. Die Welle 2 wird durch zwei Lager 6, die in dafür vorgesehene Halterungen des Rohres4 passen, gelagert, und in an sich bekannter Weise wird die Welle2 gegen seitliche Verschiebungen durch entsprechende Formgebung der Welle oder Zwischenlegung von Röhrchen oder sonstigen Abstand haltenden Elementen gesichert. Den seitlichen Abschluß bilden zwei Deckel, wie sie in Abb. 7 dargestellt sind. Diese Deckel werden mit dem Zylinder 18 in an sich bekannter Weise, etwa durch Umbördeln des Zylinders 18, verbunden.
Abb. 8 zeigt einen fertig zusammengesteckten Motor im Schnitt.
Die Vorteile eines erfindungsgemäßen Motors liegen zunächst in seiner außerordentlich einfachen, nur wenig Montagearbeit erfordernden Zusammen tel lung. Der Motor ist außerordentlich raumsparend gebaut. Sein Wirkungsgrad ist infolge des günstigen. Feldverlaufs groß. Die Herstellung der Teile des Motors ist außerordentlich billig. Das Ausführungsbeispiel zeigt, mit wie wenig verschiedenen Teilen dabei auszukommen ist.
Eine Abart des Erfindungsgedankens liegt darin, daß die beiden Körper 4 durch Stege 19 zu einem einheitlichen Teil verbunden sind. Die Herstellung eines solchen Formkörpers ist nicht schwierig. Ein solcher Formkörper muß aber entlang der Mittelachse geschnitten werden, und zwar sowohl aus Gründen der Herstellung, wie auch deshalb, um den Körper um Rotor und Welle legen zu können. Dabei kann auch der Außenzylinder 18 mit angegossen oder angepreßt werden. Zweckmäßig wird man in diesen Fällen dem einheitlichen Formkörper die Gestalt von zwei Halbschalen, die man irgendwie zusammenhal- ten wird, geben. Dieses Zusammenhalten kann durch Ringe oder Bänder erfolgen. Besonders zweckmäßig ist dabei ein Zusammenhalten durch die Seitendekkel, die entsprechende Ringnuten aufweisen, in welche der Mantelzylinder eingreift.
Man kann auch weitergehen und kann in diesen so entstandenen Formkörper gleich die Polblechell, je nach der Herstellungsart des Formkörpers, einpressen, einspritzen oder sonstwie einbringen. Abb. 9 und 10 zeigen Ausführungsbeispiele eines solchen Formkörpers. Man sieht die, Stege19 und die Polbleche 11. Der Forn:Lkörper ist in Gestalt zweier Halbschalen ausgeführt. In Abb. 10 ist ein Formkörper dargestellt, bei dem der Außenzylinder angespritzt ist. Die beiden Schalen des Formkörpers werden durch die Seitendeckel20, die bei 21 jeweils eine Ringnute aufweisen, in die der Deckel eingreift, zusammengehalten.
Erfindungsgemäß ausgeführte Maschinen können natürlich auch in an sich bekannter Weise als Motorumformer gebaut werden. Dabei wird die eine Seite der Spulen als Motor gewickelt, die gegenüberliegende Seite als Generator. So gewickelte Maschinen liefern auch sehr sauber um 90 Grad phasenversetzte Spannungen und Ströme, die je nach Art des Phasenwinkels auf der Generatorseite der Primärphaso gegenüber definierte Verhältnisse aufweisen.
Im Ausführungsbeispiel sind bei einem n-poligen Rotor auf jeder Seite des Flansches n Polblechell vorgesehen.
In an sich bekannter Weise kann die Anzahl der vorgesehenen Polbleche erhöht oder vermindert werden. Sie muß aber nach bekannten Grundsätzen immer geradzahlig sein. Die im Ausführungsbeispiel vorgesehene Anordnung von 2 n Polblechen hat sich als zweckmäßig erwiesen. Sie steigert den Wirkungsgrad, und die Unterbringung einer entsprechenden Anzahl von Polen ist beim erfindungsgemäßen Aufbau unschwer möglich.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Als Elektromotor ausgebildete magnetelektrische Maschine mit einem Permanentmagnet-Rotorsystem, das in axialer Richtung neben den zur Erregung des Stators vorgesehenen Feldspulen angeordnet ist, die auf aus Eisenblechen mit hakenförmig abgebogenen Polschuhen bestehende Spulenkeme aufgebracht sind, wobei die Spulenkerne durch ein ebenfalls aus Eisenblech bestehendes U-förmiges Magnetjoch miteinander verbunden sind, dessen Schenkel gleichzeitig die Spulenkerne, in ihrer ganzen Länge verstärken, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor zusammensteckbar ist aus aufschiebbaren Körpern (3) aus Isoliermaterial, die aus einem rohrartigen Teil (4) und einem scheibenförmigen Flansch (5) bestehen ' dessen Durchmesser etwas größer ist als der des Rotors (1), und daß die Körper (3) unter Zwischenschaltung der Lager (6) auf die Welle (2) aufgeschoben werden, wobei die Flansche (5) an ihrem Umfange Schlitze (7) aufweisen, die an ihrer dem Rotor zugewandten Seite jeweils eine radial auswärts verlaufend angeordnete Aussparung (8) aufweisen, und wobei jeder solchen Aussparung jeweils eine zinnenartige Randkerbung (10) zugeordnet ist, und aus zwei Deckeln (16) mit Wellendurchgangsöffnung (17), die seitlich abschließen und den Umfang der Flansche (5) haben, und aus einem zylindrischen Außenmantel (18), in welchem diese Deckel (16) eingeschraubt, eingebördelt oder sonstwie befestigt werden.
2. Maschine nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Körper (3) durch den Rotor überspannende, Stege (19) miteinander verbunden sind, jedoch aus mehreren, vornehmlieh zwei Teilen bestehen, deren Schnittebene durch den Mittelpunkt der Flansche (5) geht. 3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Formkörper (3) die Polbleche (11) in den Flanschen (5), zwischen den Verbindungsstegen (19) verlaufend, eingegossen, eingespritzt oder eingepreßt sind, und die Teile des Formkörpers (3) durch Ringe, durch den Mantelzylinder (18), durch übergreifende, aufgeschraubte oder aufgesteckte Seitendeckel oder sonst in an sich bekannter Weise zusammengehalten werden. 4. Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Polbleche (11), der zugehörigen Schlitze und Aussparungen (7, 8, 9) und Einkerbungen (10) eine gerade Zahl ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 837 872, 843 440, 913 436, 922 181; deutsche Auslegeschrift Nr. 1014 637; schweizerische Patentschrift Nr. 262 080.