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Magnetmotor mit vormagnetisiertem Stator und Rotor
Die Erfindung bezieht sich auf Gleichstrommaschinen nach dem Magnetmotor-Prinzip mit einem vormagnetisierten Rotor und Stator.
Bei einer bekannten Ausführungsform sind im Stator und Rotor Dauermagnete radial angeordnet. Die
Dauermagnete des Stators sind durch mit Spulen versehene Weicheisenkerne kurzgeschlossen. Infolge der magnetischen Anziehungskräfte der Rotormagnete stellt sich der Rotor in der Ruhelage derart ein, dass die
Rotormagnete sich jeweils vor Weicheisenkernen befinden. Fliesst nun durch die auf den Weicheisenkernen angeordneten Spulen, es wird jeweils immer nur ein Teil der Spulen eingeschaltet, ein elektrischer Strom, so kann der magnetische Fluss der Stator- und Rotor-Magnete nicht mehr durch diese Kerne hindurch- fliessen. Es stehen sich nunmehr gleichnamige Pole der Rotor- und Stator-Magnete gegenüber, so dass der Rotormagnet abgestossen wird und sich zu dem nächsten Weicheisenkern hinzieht, dessen Spule nicht von
Strom durchflossen ist.
Ein Nachteil dieser bekannten Anordnung ist, dass das erzeugte Drehmoment nicht sehr gross ist und sich daher dieser Motor nicht für Anordnungen eignet, bei denen er unter Last anlaufen muss. Aufgabe . der Erfindung ist es, einen Motor zu schaffen, der unter Last einen sicheren Anlauf gewährleistet. Erreicht wird dies dadurch, dass zwischen den Feldpolen des Stators und dem als magnetischen Rückschluss dienenden Statorgehäuse Dauermagnete und auf den Feldspulen an eine Stromquelle anschaltbare Spulen angeordnet sind, die bei Stromdurchfluss eine Umkehr des von den Dauermagneten erzeugten magnetischen Flusses gestatten. Die Ausführungsformen die nach diesem Prinzip möglich sind, unterscheiden sich im wesentlichen durch die Polzahl sowohl auf der Ständer- wie auf der Läuferseite.
Bei vielpoligen Anordnungen wird das Drehmoment über eine Umdrehung gleichmässiger, so dass eine derartige Ausführungsform für viele Anwendungszwecke besondere Vorteile bietet. Bei vergrösserter Polzahl des Ständers muss natürlich auch die Zahl der Schalter vergrössert werden in dem Fall, dass die auf den Polen angebrachten Erregerspulen nacheinander geschaltet werden sollen.
Die Betätigung des Schalters zur Steuerung des Feldstromes kann über Nocken od. dgl. von der umlaufenden Läuferachse erfolgen. Eine solche Anordnung kann als Motor oder Gleichstromgenerator in der üblichen Weise Verwendung finden.
DieSteuerungdesFeldstromes kann aber auch durch elektronische Schalter, wie Stromtore, Transistoren od. dgl. bewirkt werden, welche ihre Steuerspannung von der Erregerwicklung bzw. von gesonderten, vom umlaufenden Dauermagnetanker erregten Hilfspolen beziehen. Dabei können die Hilfspole so angeordnet sein, dass sie nach Art der Bürstenanordnung bei einer Gleichstrommaschine gegenüber dem Feldmagneten verdrehbar sind. Auf diese Weise ist eine saubere Einstellung des Schaltzeitpunktes, bezogen auf die Stellung des Läufers, möglich. Diese Ausführungsform ist besonders dann von Vorteil, wenn der Motor für höhere Leistungen bzw. für hohe Drehzahlen ausgelegt wird.
Die Steuerung des Feldstromes der Maschinekannaberauch durch Kontakteinrichtungen bewirkt werden, welche unabhängig von der Läuferachse betätigt werden. Diese Art der Steuerung des Fe1dstromes gibt die Möglichkeit, den Motor synchron mit der Achse laufen zu lassen, welche die Kontakteinrichtung antreibt. Auf diese Weise können drehzahlgenaue Fernantriebe, beispielsweise zum Zwecke der Drehzahlmessung oder ähnliches, gebaut werden. Bei derartigen Anordnungen ergibt sich aber auch die Möglichkeit das Drehzahlverhältnis zwischen der die Kontakteinrichtung antreibenden Achse und dem Motor anders als l zu wählen, so dass sowohl Über- als auch Untersetzungen möglich sind.
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Es ist aber auch möglich, durch diese Betätigung der Kontakteinrichtung Fernzählwerke aufzubauen, bei welchen der Feldstrom nicht durch eine umlaufende, periodisch arbeitende Kontakteinrichtung, son- dern durch einzelne Impulse gleicher Richtung gebildet wird. Diese Ausführungsform lässt sich z. B. zum Zählen von Impulsen in der Nachrichtentechnik, beispielsweise als Gesprächszähler, oder in der allgemeinen Technik bei Lichtschranken, als Hubzähler für Maschinen od. dgl., zur Anwendung bringen. Gegenüber den bekannten Anordnungen, die dem gleichen Zweck dienen, bei welchen Schaltklinken, malteserkreuzartige Anordnungen od. dgl. Verwendung finden, ist durch die erfindungsgemässe Lösung ein Gerät gegeben, das in seinem Antriebsteil völlig ohne Verschleiss arbeitet.
Die Kontakteinrichtung kann aber auch als mechanisches oder elektrisches schwingfähiges Gebilde ausgebildet sein, wodurch die Konstanthaltung der Drehzahl der Maschine vorzugsweise in ihrer Anwendung als Motor ermöglicht wird. Gleichstrommaschinen mit konstanter Drehzahl werden in der Technik an
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Eine besonders vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemässen Maschine mit Drehzahlregelung liegt auf dem Gebiet der Kreiselgeräte. Der erfindungsgemässe Motor ist nämlich besonders geeignet zur Erzielung höchster Drehzahlen, ein Gesichtspunkt, der ihn für das vorgenannte Anwendungsgebiet besonders vorteilhaft erscheinen lässt. Da aber bei derartigen Geräten gute Konstanz der Drehzahl eine weitere Bedingung ist, erscheint der erfindungsgemässe Motor mit Drehzahlregler für diesen Zweck besonders geeignet, zumal er mit elektrischem Schalter, wie z. B. Transistor, frei von allen beweglichen Schaltorganen ist. Auch als Kraftmaschine für hochtourig arbeitende Werkzeugmaschinen und ähnliche Zwecke ist aus den vorstehenden Gründen die neue Maschine besonders geeignet.
In den Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Gleichstrommaschine in vereinfachter Darstellung veranschaulicht, u. zw. zeigen : Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Motor mit zweipoligem Stator und zweipoligem Rotor, Fig. 2 ebenfalls schematisch einen Motor mit vierpoligem Stator und sechspoligem Rotor, und Fig. 3 eine Tabelle, aus der entnommen werden kann, in welcher zeitlichen Reihenfolge die vier Statorspulen des Motors gemäss Fig. 2 eingeschaltet sind.
Der Magnetmotor gemäss Fig. 1 besteht aus einem Stator und einem Rotor 2. Der magnetische Kreis des Stators wird aus dem Rückschlussjoch 1 aus ferromagnetischem Werkstoff und den beiden Polschuhen 4 und 5, ebenfalls aus ferromagnetischem Werkstoff, gebildet. Sowohl das Rückschlussjoch 1 als auch die Polschuhe 4 und 5 werden zweckmässig aus voneinander isolierten dünnen Blechen, die aufeinandergeschichtet werden, wie bei Wechselstrommotoren, hergestellt. Zwischen dem Rückschlussjoch 1 und den Polschuhen 4 und 5 sind Dauermagnete 6 bzw. 7 aus hochkoerzitivem Dauermagnetwerkstoff, wie beispielsweise anisotropes Barium-Ferrit, vorgesehen, deren Polarität durch die Buchstaben"N"und"S"an- gedeutet ist.
Die Polschuhe 4 bzw. 5 weisen sichelartige Verlängerungen 8 bzw. 9 auf, durch die in bekannter Weise ein eindeutiger Drehsinn des Rotors festgelegt wird. Auf den Polschuhen 4 bzw. 5 sind
Wicklungen 10 bzw. 11 angebracht, die aus einer Gleichstrom-Batterie 12 über Leitungen 13, 14 gespeist werden. Der Rotor 2 aus hochkoerzitivem Dauermagnetwerkstoff ist in Richtung eines Durchmessers ma- gnetisiert, wie ebenfalls durch Buchstaben"N"und"S"angedeutet. Er ist auf der Welle 15 drehbar gelagert. Auf der Welle 15 befindet sich ein Nocken 16, der den Kontakt 17 bei jeder Umdrehung einmal betätigt. Die beim Öffnen dieses Kontaktes entstehenden Funken können durch einen Kondensator 18 gelöscht werden. Die Wirkungsweise ist aus der vorstehenden allgemeinen Beschreibung ohne weiteres verständlich.
Der Magnetmotor gemäss Fig. 2 besteht aus einem sechspoligen Rotor 20 und einem vierpoligen Stator.
Der magnetische Kreis des Stators wird aus dem Rückschlussring 22, den vier Polschuhen 23 aus ferromagnetischem Werkstoff, die ebenfalls zweckmässig aus einzelnen Blechen aufgeschichtet werden, und den dazwischen angeordneten vier Dauermagneten 24 aus hochkoerzitivem Dauermagnetwerkstoff, deren Polarität durch die Buchstaben"N"und"S"angedeutet ist, gebildet. Die Polschuhe 23 tragen je eine Wicklung 25, die aus einer nicht dargestellten Gleichstrom-Batterie gespeist werden. Der sechspolige Rotor aus hochkoerzitivem Dauermagnetwerkstoff ist auf der Welle 26 drehbar gelagert. Auf dieser Welle. ist eine nicht dargestellte Nockenscheibe mit drei um 1200 versetzten Nocken angebracht. Diese Nockenscheibe betätigt vier ebenfalls nicht dargestellte, um 900 gegeneinander versetzte Schalter, die vier Spülen 25 in bestimmter Reihenfolge an die Gleichstrom-Batterie schalten.
Die Reihenfolge, in der die vier zur Unterscheidung mit den Buchstaben a-d gekennzeichneten Spulen geschaltet werden, ist aus Fig. 3 ersichtlich. Dabei entspricht die Stellung Null dem ausgeschalteten Zustand. Wird der Motor eingeschaltet, so werden nach jeweils 300 Drehung zwei der Feldspulen a-d zu-bzw. abgeschaltet. Im eingeschalteten Zustand ändert sich die Polarität des jeweiligen Poles unter Einfluss der eingeschalteten Feldspule. Diese geänderten Polaritäten sind durch einen Kreis um den jeweiligen Buchstaben"N"bzw.
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"S" gekennzeichnet. Die nach einer Drehung um jeweils 300 erreichten Stellungen sind mit 1 - 12 bezeichnet. Die vier Schalter mit der Nockenscheibe wurden, um die Darstellung nicht zu komplizieren, in Fig. 2 nicht eingezeichnet, da eine derartige Anordnung jedem Fachmann geläufig ist. Insbesondere erübrigte sich die Einzeichnung, weil die Wahl der Schaltmittel, wie z. B. Schalter, Transistoren oder Röhren, dem jeweiligen Verwendungszweck angepasst werden kann, wie dies in der Beschreibung erwähnt ist. Während bei dem Magnetmotor nach Fig. 1 die Drehrichtung durch den mechanischen Aufbau fest-
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verändert werden.PATENTANSPRÜCHE :
1.
Magnetmotor mit vormagnetisiertem Stator und Rotor, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Feldpolen des Stators und dem als magnetischen Rückschluss dienenden Statorgehäuse Dauermagnete und auf den Feldpolen an eine Stromquelle anschaltbar Spulen angeordnet sind, die bei Stromdurchfluss eine Umkehr des von den Dauermagneten erzeugten magnetischen Flusses gestatten.