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Elektromotor
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit nebeneinander angeordneten Statoren und Rotoren, der sich durch hohen Wirkungsgrad und einfache und billige Bauart auszeichnet. Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass sein Statorteil aufgebaut ist aus Trägerkörpern aus Isoliermaterial mit einem rohrartigen Hauptteil und einem oder zwei scheibenförmigen Flanschen, deren Durchmesser grösser ist, als jener der Polräder und die im Abstand von 360/n angeordnete n Fixierungselemente für die Polbleche oder Polblechpakete, wie z.
B. rinnenförmige Einkerbungen aufweisen und aus n mit ihren Enden die Polräder umgreifenden, auf dem Trägerkörper aufsitzenden Polblechen oder Polblechpaketen mit über deren Hauptteil gewickelten Statorwicklungen.
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sich bekannt, jedoch nicht im Zusammenhang mit den üblichen Merkmalen des erfindungsgemäss ausgebildeten Elektromotors.
Als Fixierungselemente für die Polbleche oder Polblechpakete werden zweckmässigerweise an den scheibenartigen Flanschen der Trägerkörper Schlitze kreisförmig angeordnet, die je nach der Bauart des Elektromotors verschieden ausgebildet sein können. Die Erfindung betrifft weiters Einzelheiten des Elek- tromotors.
Der erfindungsgemäss ausgebildete Motor kann weitgehend durch einfaches Zusammenstecken einiger weniger Einzelteile zusammengebaut werden, wobei diese Einzelteile sich bei dem einzelnen Motor vielfach wiederholen.
In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemass ausgebildeten Elektromotoren schematisch dargestellt, u. zw. stellen die Fig. 1-7 eine erste Ausführungsform dar, wobei Fig. 1 ein Mittelschnitt durch den zusammengebauten Motor ist, aber die seitlichen Deckel und die zylindrische Hülse weggelassen sind, die Fig. 2 und 3 in der Ansicht bzw. Seitenansicht den Statorkörper zeigen, die Fig. 4 und 5 in der Ansicht und Seitenansicht ein Polblechpaket darstellen und die Fig. 6 und 7 einen Spulenkörper in der Ansicht bzw. Seitenansicht zeigen.
Die Fig. 8 - 16 stellen eine zweite Ausführungsform dar, u. zw. zeigen die Fig. 8 und 9 den gesamten Motor im Mittelschnitt bzw. in der Seitenansicht (wobei die seitlich den Motor abschliessende Deckelscheibe 9 weggelassen ist), die Fig. 10 und 11 stellen den Statorkörper in der Ansicht bzw. Seitenansicht dar, Fig. 12 ist eine Ansicht eines Polbleches. Fig. 13 eine Seitenansicht eines Spulenkörpers, die Fig. 14 und 15 stellen in der Ansicht bzw. Seitenansicht einen Polschuh dar und Fig. 16 ist eine Ansicht eines seitlichen Deckels. Die Fig, 17 und 18 zeigen in der Ansicht zwei weitere abgeänderte Ausführungsformen eines Statorkörpers für einen erfindungsgemäss ausgebildeten Elektromotor.
Bei dem in den Fig. 1-7 dargestellten Ausführungsbeispiel enthält der Rotor zwei Polräder 1 und 1" und eine zwischen diesen beiden angeordnete Statorwicklung 7. Zur Halterung der Statorwicklung und der Polbleche des Stators dient ein Trägerkörper 17, der mit seinem rohrförmigen Mittelteil 18 über die Achse 4 geschoben ist. An seinen beiden Enden weist dieser Körper 17 je einen Flansch 19 mit sechs radialen Einschnitten 20 auf. Jedes der Polblechpakete 21 ist in seinem Mittelteil 22 von einer Spule umgeben und an seinen beiden Enden bei 23 auswärts gekröpft, diese Abkröpfungen werden von den Einschnitten 20 aufgenommen.
Der über den Mittelteil 22 jedes Polblechpaketes geschobene Spulenkörper 24 ist bei 25 mit einem seitlichen Schlitz versehen, der etwas schmäler ist als die radiale Ausdehnung des Mittelteils 22.
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Jeder Spulenkörper 24 ist mit zwei stirnseitigen Flanschen 26 versehen, die ebenfalls seitlich geschlitzt sind und der gewünschten Polzahl entsprechend segmentförmig profiliert sind. Die Spulenkörper 24 werden in seitlicher Richtung auf die Polblechpakete 21 aufgeschoben, wobei die Schlitze 25 auseinander federn und nach vollständigem Durchtritt des Polblechpaketes wieder in ihre ursprüngliche Lage zurückgehen. So- dann werden die Statorwicklungen 7 über die Spulenkörper 24 gewickelt.
Die Einzelteile können durch nicht dargestellte, übergeschoben hülsenförmige Halbschalen mit seit- lichen. Deckeln oder auch durch eine nach Zusammenstecken der Motorteile seitlich übergeschoben zy- lindrische Hülse aus einem Stück, die seitlich ebenfalls mit zwei Deckeln abgeschlossen wird, zusam- mengehalten werden.
Die Kraftlinien des Magnetfeldes tretenradial aus den Umfängen der Polräder aus und der magnetische
Fluss wird durch die Polbleche geschlossen.
Selbstverständlich ist es möglich, an Stelle von bloss zwei Polrädern deren mehrere anzuordnen, wobei dann die Polblechpakete entsprechend oft abgekröpft sein müssen. Die Verwendung von lamellierten Polblechen ist nicht in allen Fällen unbedingt erforderlich.
Die Ausführungsform nach den Fig. 8 - 16 unterscheidet sich von jener nach den Fig. 1 - 7 im wesentlichen bloss dadurch, dass bei ihr nur ein einziges Polrad,'jedoch mit Statorwicklungen auf beiden Stirnseiten vorgesehen ist. Man kann sich diese Ausführungsform aus der oben erwähnten ersten Ausführungsform dadurch entstanden denken, dass dort eines der beiden Polräder weggelassen und auf der entgegen- gesetzten Stirnseite des verbleibendènPolrades eine weitere Statorwicklung angeordnet ist. Dieser Gedanke bedingt allerdings eine etwas andere konstruktive Bauart und auch eine Vorsorge für den richtigen Schluss des Magnetflusses.
Bei dieser zweitenAusführungsform sitzt auf der Achse 4 nur ein einziges Polrad l, u. zw. in der Mitte der Achse und es ist wieder angenommen, dass dieses Polrad an jeder Stirnseite drei Nord- und drei Südpole enthält. Nach Aufschieben und Befestigen des Polrades 1 auf der Achse 4 wird auf jedes der beiden Achsenenden ein Trägerkörper 17 aufgeschoben, der hier allerdings nur einen einzigen Flansch 19, u. zw. an seinem dem Polrad 1 zugewendeten Ende trägt. Der Trägerkörper besteht wieder aus Isoliermaterial z. B. thermoplastischem Kunststoff oder Kunstharz-Pressmasse und kann in einfacher Weise gespritzt oder gepresst werden. Der Flansch 19 enthält eine die Achse 4 mit reichlichem Spiel umfassende Öffnung, die die Fortsetzung der Rohröffnung bildet.
Rohrdurchmesser und Rohrprofil können kreisförmig oder in Gestalt eines Vielecks ausgestaltet sein. Man kann beispielsweise eine äussere Profilierung als n-Eck wählen, wobei n die Anzahl der Pole auf jeder Stirnseite des Polrades 1 bedeutet und infolgedessen gleich ist der Anzahl der weiter unten erwähnten Spulenkörper 24. Im vorliegenden Fall ist n = 6.
Der Flansch 14 enthält wieder n = 6 radiale Einschnitte 20, die im Abstand von jeweils 360/n = 600 angeordnet sind. An das innere Ende jedes radialen Einschnittes 20 schliesst sich an der dem rohrförmigen Teil 18 zugeordneten Seite eine Ausnehmung 29 gleicher Breite an, die jedoch nur etwa bis zur Hälfte der Dicke des Flansches 19 reicht. In der Mitte zwischen je zwei radialenEinschnitten20 ist auf der dem rohrförmigen Teil 18 abgewendeten Stirnseite des Flansches 19 eine rinnenförmige Ausnehmung 27 vorgesehen, die gleich breit und in radialer Richtung etwa gleich lang ist wie die Ausnehmungen 29. An jede dieser Ausnehmungen 27 schliesst ein durch die ganze Breite des Flansches 19 hindurchgehender Schlitz 28 gleicher Breite an.
An Stelle von aus Blechpaketen zusammengesetzten Polblechen werden bei der vorliegenden Ausführungsform Polbleche 21 verwendet, die aus Weicheisenstäben geeignet gewählter Permeabilität mit rechteckigem Querschnitt bestehen. Sie sind zweimal abgekröpft, so dass sie mit ihrem von der Achse weiter entfernten Ende das Polrad 1 käfigartig umgreifen, während sie in ihrem ändern Teil die Statorwicklungen tragen. Die Statorwicklungen 7 sind wieder aufSpulenkörpem24 mit seitlichen Flan- schen 26 gewickelt. Im Gegensatz zu der vorigen Ausführungsform sind aber hier die Spulenkörper und Flanschen seitlich nicht geschlitzt, da sie ja auf die Polbleche 21 in axialer Richtung aufgeschoben werden können.
Zur Herstellung des magnetischen Schlusses an den äusseren Enden der Trägerkörper 17 ist hier für jedes Polpaar ein Poljoch 30 erforderlich, das in den Fig. 14 und 15 dargestellt ist.
Beim Zusammenbau des Elektromotors nach diesem Ausführungsbeispiel werden die Polbleche 21 durch die Schlitze 28 geschoben und umfassen den gegenüberliegenden Flansch 19, in dessen Einkerbung 20 liegend, mit ihrem abgekröpften Ende während sie mit ihrem abgewinkelten Mittelstück in der rinnenförmigenAusnehmung 27 über dem Schlitz 28 liegen. Die beiden Trägerkörper 17 werden also nach Einstecken der Polbleche 21 in ihrem gegenseitigen Abstand fixiert. Die abgekröpften Enden der Polbleche umfassen dabei käfigartig das Polrad 1. Dabei sind die Polbleche 21 auf der einen Seite des Polrades 1 gegenüber jenen auf der andern Seite um 30 versetzt. Auf die freitragenden Enden der Polbleche 21 werden nun die Spulenkörper 24 mit den aufgebrachten Statorwicklungen 7 gesteckt.
In die Öffnung jedes Spulenkörpers 24
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passt noch der eine Schenkel des Poljoches 30, das aus Weicheisen besteht. Mit seinem andern Schenkel wird es in die Öffnung des Spulenkörpers eines Gegenpoles geschoben.
Die Spulenkörper 24 sitzen nun auf dem Trägerkörper 17 auf. Da sie auch vorne den Flansch 19 berühren, ist nach Aufbringung der Spulenkörper und Einschieben der Poljoche 30 ein fester Verband entstanden. die Trägerkörper sind also beidseits fixiert und bilden mit den Spulen ein einheitliches Ganzes.
Die Öffnung in jedem Spulenkörper muss dabei so bemessen sein, dass der freitragende Teil des Polble- ches 21 und der dazugehörige Schenkel des Pol Joches 30 eng sitzend diese Öffnung ausfüllen.
Selbstverständlich müssen die Spulenwicklungen nach dem vorgegebenen Schaltungsplan miteinander verbunden werden, die Zuordnung der einzelnen Teile zueinander richtet sich in an sich bekannter
Weise nach dem Wickelschritt.
Zweckmässigerweise wird über die so entstandene Einheit eine zylindrische Hülse 8 geschoben, die im vorliegenden Fall aber nicht wie bei den früheren Ausführungsformen in Form zweier Halbschalen ausgebildet sein muss. sondern ein einziges Stück bilden kann. Auf die Enden der Hülse 8 können wieder seitliche Deckel 9 aufgeschoben werden. Diese Deckel können mit der Hülse 8 in jeder geeigneten Weise, etwa durch Umbördeln der Hülse verbunden werden.
DieAusführungsform nach Fig. 17 unterscheidet sich von jener nach den Fig. 8 - 16 bloss dadurch, dass bei ihr die beiden Trägerkörper mittels Stegen 31 zu einem einheitlichen Ganzen verbunden sind. Die Herstellung eines solchen Formkörpers ist nicht schwierig, er muss aber entlang einer Mittelebene geschnitten werden, u. zw. sowohl aus Gründen der Herstellung wie auch, um ihn um das Polrad und die Achse legen zu können, er erhält also die Form zweier Halbschalen. Dabei kann auch die Hülse 8 mit angegossen oder angepresst werden. Das Zusammenhalten der beiden Halbschalen kann durch Ringe oder Bänder be- wirkt werden, besonders zweckmässig ist aber die Verwendung von Seitendeckeln, die wieder Ringnuten aufweisen, in die die Ränder der Hülse eingreifen.
In Fig. 17 ist dargestellt, dass man auch noch weitergehen kann, u. zw. bei der Herstellung dieses Formkörpers durch Pressen, Spritzen usw. gleich die Polbleche 21, je nach der Herstellungsart des Formkörpers, umpressen, umspritzen oder sonstwie mit befestigen kann.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines solchen Formkörpers zeigt Fig. 18, u. zw. ist bei diesem auch die Hülse 8 mit angespritzt. Die beiden Schalen des Formkörpers werden durch Seitendeckel 9 zusammengehalten, deren jeder eine Ringnut 10 aufweist, in die das zugehörige Ende der Hülse 8 eingreift.
Erfindungsgemäss ausgebildete 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 900 phasenversetzte Spannungen und Ströme, die je nach Art des Phasenwinkels auf der Generatorseite der Primärphase gegen- über definierte Verhältnisse aufweisen.
In an sich bekannter Weise kann die Anzahl der vorgesehenen Polbleche erhöht oder vermindert werden. Sie muss aber nach bekannten Grundsätzen immer eine gerade Zahl betragen. Die bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 8 - 18 vorgesehene Anordnung von 2 n Polblechen hat sich als zweckmässig erwiesen. Sie steigert den Wirkungsgrad und die Unterbringung einer entsprechenden Anzahl von Polen ist unschwer möglich.
Der erfindungsgemäss ausgebildete Motor ist ausserordentlich einfach herzustellen, seine einfachen und wenigen Einzelteile können in Massenfertigung hergestellt werden. Der Motor arbeitet sehr wirtschaftlich, denn er vermeidet die Ummagnetisierungsverluste, die in den Eisenkernen der Statorwicklungen auftreten. Ausserdem wird durch den Wegfall der Remanenzerscheinungen (gegenseitige Krafteinwirkungen zwischen Stator und Rotor) ein ruhiger, gleichmässiger Lauf erzielt. Der durch die erfindungsgemässe Bauart erzielte Kraftfluss der Magnetfelder ermöglicht es in einfacher Weise, auf einer Achse mehrere Antriebssysteme mit den entsprechenden Statorwicklungen zu einer Einheit zu kombinieren und so eine gewünschte Leistungssteigerung herbeizuführen.
Ein weiterer Vorteil für bynchronmotoren ergibt sich hinsichtlich des Anlaufen. Erfindungsgemäss ausgeführte Motoren, insbesondere solche mit mehreren Polrädern können in einfacher Weise so aus ge- führt werden, dass Anlaufschwierigkeiten entfallen. Dazu braucht man bloss ein Polrad um eine Kleiig- keit aus seiner Flucht mit den andern Polrädern herauszudrehen. Beim Anlaufen des Motors tritt dann infolge der Feldunsymmetrie zwangsläufig ein Drehmoment auf.
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