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Elektrische Maschine mit ebenem, axialem Luftspalt, insbesondere Gleichstrommaschine
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axialemLuftspalt,Maschinen erhalten werden, die keine oder nur sehr geringe Eisenverluste und einen ausgezeichneten Wir- kungsgrad aufweisen. Im übrigen ist die Wärmeableitung durch die blanken Leiter gegenüber bekannten
Maschinen dieser Art günstiger und man kann Stromdichten von 40 - 50 Amp./mm2 dauernd ohne über- mässigeErwärmung erreichen. Schliesslich ist die Verringerung der axialen Dimension und des Gewichtes ; der Maschine von grosser Bedeutung : z.
B. beträgt die Gewichtsverminderung für eine Maschine von 40 Watt bei 3000 U/min ungefähr 3rP/o und die Verbesserung des Wirkungsgrades zirka 2rP/o,
Die Erfindung ist vor allem zur Herstellung genormter Erzeugnisse mit zahlreichen Lösungen geeig- net. Man kann, ausgehend von einem Ring bestimmter geometrischer Form, z. B. einem Torus, eine grosse Anzahl magnetischer Kreise herstellen, da man nicht nur die Möglichkeit hat, die Zahl der zu er- ) zeugenden Pole zu wählen, sondern auch für jeden induzierten Kreis die magnetisierte Torusfläche so an- passen kann, dass man damit eine optimale Leistung erhält, d. h. den maximalen Nutzeffekt mit dem
Minimum an Verlusten.
Mit andern Worten kann man, ausgehend von einer verhältnismässig einfachen geometrischen Form, jede gewünschte funktionelle Anpassung erreichen,
Somit eröffnet die Erfindung der Elektrotechnik den schon auf dem Gebiet der Elektronik bekannten i Weg der Serienherstellung auf der Basis abwandelbarer Elemente.
Schliesslich kann der torusförmige Magnet in seiner Form den Notwendigkeiten der Konstruktion ange- passt werden ; so kann man im besonderen Fall der rotierenden Gleichstrommaschinen in den Zwischen- räumen zwischen den magnetisierten Teilen Vertiefungen anbringen, um darin die Bürsten anzuordnen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig. 1 zeigt einen ) Axialschnittdurch eine rotierende Maschine, wobei der Magnetfluss durch die Luft geschlossen ist, Fig. 2 eine teilweise Aufsicht im Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1 durch den Luftspalt hindurch, Fig. 3 einen
Axialschnitt durch eine rotierende Maschine, bei der der magnetische Fluss über ein feststehendes Rück- führungsjoch aus Eisen geschlossen ist. Fig. 4 einen Axialschnitt durch eine rotierende Maschine, bei der sich der magnetische Fluss über einen rotierenden weichen Ferrit schliesst und Fig. 5 einen schematischen
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Magnet erzeugte magnetische Fluss über zwei feststehende Anker schliesst, die jeweils in torusförmigen Teilen aus weichem, magnetischem Material angeordnet sind, auf dem diese Anker befestigt sind.
Bei der erfindungsgemässen Ausführungsform einer Maschine mit ebenem oder axialem Luftspalt, die in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, umfasst diese Maschine einen Magnet 1 in Torusform, erzeugt durch Rotation eines Quadrates oder eines Rechtecks a b c d um die Achse x-x. Dieser Magnet, der den Induktor bildet, arbeitet mit einem magnetisch glatten Anker 2 in Form einer Lamelle oder dünnen Scheibe zusammen, der unter Zwischenschaltung eines bei 5 auf der Welle festgekeilten Teils 4 auf der Welle 3 der Maschine befestigt ist. Die Welle 3 läuft in einer selbstschmierenden Hülse 6, die in einem Ring 7 gefasst ist. Dieser Ring 7 is'c auf einer eisernen Platte 8 befestigt, die gegebenenfalls als magnetisches Joch dienen kann und auf welcher der Magnet 1 durch ein bekanntes, nicht dargestelltes Mittel befestigt ist.
Der axiale Luftspalt zwischen der dünnen, rotierenden Scheibe 2 und dem Magnet 1 ist durch die Länge der Hülse 6und durch die Feststellung der Lage der Welle 3 durch eine Ringscheibe 9 bestimmt, die durch eine auf das mit Gewinde versehene Ende der Welle 3 aufgeschraubte Mutter 10 festgehalten wird. Bei llabefindensichdiebürsten, derenabstützungen Ilaufder Platte 8 befestigt sind. Diese Bürsten schleifen auf leitenden Teilen, die im Mittelteil der magnetisch glatten Scheibe 2 radial angeordnet und mit den Enden von auf der Scheibe angebrachten Wicklungen verbunden sind. Diese Wicklungen liegen flach auf der Scheibe 2 und werden vorzugsweise nach einer an sich bekannten Methode durch Einpressen auf dieser Scheibe hergestellt.
Die radial im Mittelteil der Scheibe 2 angeordneten Enden dieser Wicklungen kommen direkt in Kontakt mit den Bürsten lla, wodurch die Anordnung von Kollektorlamellen entbehrlich wird.
In Fig. 2 ist die dem Anker zugewandte Oberfläche des induzierenden Magneten 1 mit beispielsweise 6 Magnetpolen dargestellt. Die Form dieser Magnetpole mit abwechselndem Vorzeichen ist gestrichelt eingezeichnet. Diese Form wurde ellipsenförmig gewählt, kann aber auch rechteckig oder von beliebiger anderer Gestalt sein, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Fig. 3 zeigt eine Maschine, die der vorhergehenden analog ist, aber ausserdem ein Gehäuse 12 mit magnetisch weichen Eigenschaften aufweist, wobei sich in einem Teil desselben der aktive magnetische Flussschliesst, d. h. derjenige, der den dünnen Anker 2 durchsetzt, der im Zwischenraum zwischen beiden Teilen 1 und 12 angeordnet ist. Das Gehäuse 12 ist auf der Platte 8 befestigt.
Um den Schluss des magnetischen Kreises zu verbessern und den Luftspalt zu verringern, kann man auch hinter dem Anker 2 einen weichen Ferrit anbringen. Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung dieser Art, bei welcher der Ferrit in Form eines Kranzes 13 hinter dem Anker befestigt ist und auf der mit dem Teil 4
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verbundenen Scheibe 14 ruht. Die Montage des rotierenden Teils erfolgt ähnlich wie im früheren Fall ; jedenfalls ist ein Kugellager 15 vorgesehen, um die axiale magnetische Anziehungskraft des Magneten auf dem Rotor aufzunehmen.
Der Ferrit 13 könnte auch durch eine aus einem Blechband gebildete kompakte Spirale ersetzt werden, die als Träger für die induzierte Wicklung dienen könnte.
In der Variante nach Fig. 5 weist die Maschine einen torusförmigen Induktor oder Magnet 1 auf, der auf der Welle 3 befestigt ist und sich mit dieser dreht. Dieser Magnet sendet seinen Fluss durch zwei lamel- lenfoimigeAnkerS. die an je einem Ring 13 aus magnetisch weichem Material befestigt sind, so dass sich der magnetische Fluss des Magnets über die Ringe 13 durch die Anker 2 hindurch schliesst.
Wenn auch die dargestellten torusförmigen Magnete in einer Meridianebene einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, würde man den Rahmen der Erfindung auch dann nicht verlassen, wenn man irgendeine andereQuerschnittsform anwenden würde, um einen Torus zu erzeugen, der unter den jeweiligen Bedin- gungen eine optimale Form besitzt. Ebenso kann die Form der Pole des Magnets in jedem Fall der Anker- wicklung angepasst werden.
PATENTANSPRÜCHE : l. Elektrische Maschine mit ebenem, axialem Luftspalt, insbesondere Gleichstrommaschine, die aus einem Induktor und mindestens einem Anker besteht, wobei der Induktor als rotierender oder feststehender Ringkörper ausgebildet und aus ferromagnetischem Material von geeigneter Zusammensetzung mit starker Remanenz und starkem koerzitivem Feld hergestellt ist und in Querrichtung magnetisiert einen Ring aufeinanderfolgender ungleicher Pole aufweist, und der Anker als dünne Scheibe ausgebildet und mit einer flachen, gleichmässig verteilten, gedruckten Wicklung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktor aus einem Stück ferromagnetischen Materials mit voneinander distanzierten Polen besteht, deren Form und Anzahl durch die gewünschte Leistung und Polarität bestimmt ist,
wobei ihre Form von der äusseren Form des Induktors verschieden ist, und der Anker aus unmagnetischem Material besteht und der im Induktor erzeugte Magnetfluss den Anker durchquert und sich hinter diesem schliesst.