Elektrische Einrichtung. Bei Wechselstrommaschinen, z. B. Dreh strommotoren, wurde bisher der Ständer als Hohlzylinder ausgebildet, in welchem der Läufer konzentrisch dazu angeordnet wurde. Beide Teile besitzen Nuten, welche in Achs richtung verlaufen, in welche die elektrischen Leiter gelegt sind. Zwischen den einander radial zugekehrten konzentrischen Flächen von Ständer und Läufer verlaufen magne tische Kraftflüsse. Die vom Ständer auf den Läufer einwirkenden magnetischen Kräfte lieben :sich dabei zum grössten Teil auf.
Bei Gleichstrommaschinen ist eine andere Bauweise bekannt, bei welcher ein scheiben förmiger Anker mit radial angeordneten elek trischen Leitern vorhanden ist, welcher An her sich zwischen zwei in Achsrichtung ge genüberstehenden Magnetpolen dreht. Auch bei dieser Konstruktion heben sich die auf den Anker einwirkenden Axialkräfte auf. Diese Ausführung, welche sich für Wechsel strommaschinen nicht eignet, konnte keine Verbreitung finden.
Mit der vorliegenden Erfindung wird be zweckt, die Ausführung von elektrischen Einrichtungen zu verbessern und zu verein fachen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Einrichtung, welche da durch gekennzeichnet ist, dass sie wenigstens einen Körper mit einem aktiven Eisenteil von der Form eines axialsymmetrischen Hohlkörpers aufweist, welcher an der :
einen Stirnseiten von innen nach aussen führende Nuten besitzt, in welche die Legion durch eine Stromquelle zu speisenden Wicklungen liegen, das Ganze derart, dass bei strom gespeisten Wicklungen magnetische Kraft- flüsse erzeugt werden, welche über den akti ven Eisenteil verlaufen und an Teilen der die Nuten enthaltenden Stirnseite aus dem aktiven; Eisenteil austreten und an andern Teilen dieser :Stirnseite wieder eintreten.
Die Erfindung bietet die Möglichkeit, elektrische Maschinen, insbesondere Dreh strommotoren, herzustellen, bei welchen der Ständer und der Läufer in bezug aufeinan der axial angeordnet und axial verschiebbar sind. Da neben dem Drehmoment auf die beiden genannten Teile vorwiegend in axialer Richtung wirkende magnetische Kräfte aus geübt werden, entsteht durch die axiale Ver schiebbarkeit ein Arbeitsvermögen, welches zum Beispiel für die Betätigung einer mit dem Motor in Verbindung stehenden Bremse ausgenützt werden kann.
Durch die axiale Verstellbarkeit lässt sich einerseits der Luftspalt zwischen den beiden axial gegenüberliegenden Teilen auf ein ge wünschtes Mindestmass bringen, so dass der Magnetisierungsstrom und die Streuverluste verkleinert werden können, anderseits ermög licht diese Verstellbarkeit eine Änderung des Luftspailtes in weiten Grenzen, wodurch sich die Einrichtung in einfacher -Weise regulieren lässt. Durch die axiale Ver stellung kann die auf einen Läufer einwir kende Magnetisierung in Funktion zur Grösse des eingestellten Luftspaltes verändert: wer den.
Bei Stromerzeugern, bei welchen ein ruhender Körper den Primärteil bildet, wel cher auf einen dem Primärteil axial gegen überliegenden und in .diesem Falle den Anker bildenden rotierenden Sekundärteil einwirkt, lässt sich zum Beispiel die im Sekundärteil induzierte Spannung oder die Stromstärke unmittelbar regulieren, wozu sonst umständ liche Hilfsmittel erforderlich wären.
Die Erfindung bietet den Vorteil, die Verstellung der Blechpakete vereinfachen und den Blechabfall wesentlich reduzieren zu können. Das Einlegen der Wicklung in die Nuten wird erleichtert.
Gemäss der Erfindung ausgeführte Ein richtungen eignen seich für die Ausbildung als Ausgleichgetriebe, Getriebe mit Kupp lungen und solchen für zwei Geschwindig keiten sowie für Motoren mit Bremseinrich tungen.
Ein besonderer Vorzug der Einrichtung besteht ferner darin, dass der Körper infolge der Möglichkeit der Ausbildung der Stirn seite seines aktiven Eisenteils zu einer gro ssen Anziehungsfläche und daher der Erzie lung von grossen magnetischen Kräften sich für die Ausbildung als Zug- oder Last magnet eignet, der durch Gleich- oder Wech sel- oder Drehstrom gespeist wird. Es lassen sich zum Beispiel Magnete mit einer kreis ringförmigen Anziehungsfläche ausführen, welches bisher besonders bei Drehstrom nicht durchführbar war.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Drehstrommotor mit Bremseinrichtung, Fig. 2 eine in axialer Richtung gesehene Ansicht eines Ausschnittes eines Blechpake tes mit, den Nuten.
Fig. 3 eine Ansicht in radialer Richtung eines Ausschnittes eines Blechpaketes und Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Maschine. Das Beispiel nach den Fig. l bis 3 be trifft einen Drehstrommotor mit einer von ihm gesteuerten Bremseinrichtung.
Den Körper mit den durch eine Strom quelle zu speisenden Wicklungen bildet der Ständer, der ein Ständerpaket 1 von der Form eines Hohlzylinders mit ringförmigen Stirnseiten aufweist. Der Ständer bildet auch den Primärteil der Maschine. Die eine, linke Seite des Ständerpaketes besitzt Nuten 2, welche, wie die Fig. 2 zeigt, radial und ge radlinig von innen nach aussen verlaufen. Diese Nuten können aber auch gegenüber der radialen Richtung geneigt oder gebogen an statt gerade sein.
Das ringförmige Ständer- pa.ket 1 kann zweckmässigerweise aus einem in mehreren Lagen übereinander gewickelten Eisenband hergestellt sein, welches die glei chen Eigenschaften wie das Dynamoblech besitzt. Dieses Blechpaket ist durch einen äussern und einen innern Spannring 4 bezw. 5 gehalten und am Seitenschild (i des Motor hefe tigt. Anstatt schmaler Ringe könnten mich breite Spannringe vorgesehen dein. die zur Erhöhung der Zusammenhalt fähigkeit miteinander mittels radial durch (las Blechpaket führender Nieten verbunden sein könnten.
Die Nuten 2 können in dem dünnen Ei senband vor dem Übereinanderwickeln in hassenden Abständen ausgestanzt sein, so dass die Ausstanzungen nach dem Aufwik- keln radiale oder zur radialen Richtung ge neigte oder gebogene Nuten ergeben. Die Nuten können auch nachträglich durch Aus fräsen hergestellt sein.
In den Nuten 2 sind, von der Isolation 8 umgeben, die elektrischen Leiter 9 einge legt wie in Fig. 3 dargestellt ist. Dieselben bilden Teile von Wicklungen, welche in dem (las Ständerpaket bildenden Kreisring nach cler Poleinteilung verteilt sind, wobei die Wickelköpfe 3 in der Bohrung und am Man tel des zylindrischen Ständerpaketes verlegt sind. Die Fig.2 zeigt schematisch, wie die einzelnen Spulen 10 in den Nuten 2 verteilt sind.
Die Wicklung der einen der drei Pha- sc@n ist stärker ausgezogen als diejenigen der andern Phasen, damit die Lage der Wickel köpfe besser hervortritt.
Die durch den Drehstrom gespeisten Wicklungen erzeugen hierbei magnetische Kraftflüsse, die über den aktiven Eisenteil des Ständers verlaufen und die in Fig.1 linkes. liegende Stirnseite durchdringen, wel che die Nuten enthält, derart, dass ein Dreh feld entsteht, welches auf den dem Ständer axial gegenüberliegenden Sekundärteil, den den Motoranker bildenden Läufer, einwirkt.
Die Nuten können die im Elektromaschi nenbau bekannten Formen haben, z. B. halb offen sein. Auch die Drähte können in be- l:annter Weise in den Nuten eingelegt, iso liert und festgehalten sein. Das Ausführungs beispiel nach Fig. 3 zeigt ein Ständerpaket 1 mit offenen Nuten 2. Zum Festhalten der Leiter 9 mit der Isolation 8 dienen dünne Streifen 11, die aus Einsen oder Messing be stehen können und an den Zähnen befestigt sind. Zwischen den einzelnen Streifen 11 kann eine Lücke vorhanden sein, wie aus der erwähnten Figur ersichtlich ist.
Da sich die Drähte von der Stirnseite von aussen einbringen lassen, sei. es von Hand oder maschinell, lässt sich das Einsetzen der Wicklungen einfacher und rascher als bisher ausführen.
Das Blechpaket kann verschiedene For men axialsymmetrischer Hohlkörper besit zen; anstatt solcher mit kreisringförmiger Grundfläche können zum Beispiel solche mit durch Vielecke oder Quadrate begrenzten Grundflächen angewendet sein.
Der dem Ständer 13 axial gegenüberlie gende Sekundärteil ist drehbar gelagert und bildet einen Teil des Läufers.. Das Blech paket 18 dieses Läufers ist in analoger Weise wie dasjenige des Ständers ausgeführt und weist wie dieses an der ringförmigen Stirnseite, welche dem Ständer axial zuge kehrt ist, Nuten auf. Die in die Nuten des den Anker bildenden Läufers eingesetzten elektrischen Leiter bestehen aus Stäben 15.
Dieselben sind innen und aussen, 'bezogen auf das hohlzylindrische Blechpaket, an die kon zentrischen ringförmigen Leiter 16 bezw. 17 angeschlossen, derart, dass ein Kurzschluss- Käfiganker gebildet wird.
Das hohlzylindrische Blechpaket 18 ist in eine ringförmige -Nute 14 des Läufers 12 eingesetzt und darin durch einen keilförmi gen Ring 19 eingepresst.
Damit der Läufer 12 mit dem Blechpaket 18 und dem Kurzschllusskäfig, auf welchen bei höheren Drehzahlen grössere Zentrifugal kräfte einwirken können, entlastet wird, kann der in Fig. 1 punktiert angegebene Ring 20 aufgezogen sein, welcher aus einem Material mit hoher Festigkeit besteht und zum Beispiel als Stahlbandage ausgeführt sein kann.
Zwischen den einander zugekehrten Stirn flächen des. Ständers 13 und des Läufers 12 befindet sich ein kreisringförmiger Luftspalt 21, durch welchen die magnetischen Kraft flüsse hindurchtreten. Dieser Luftspalt 21 lässt sich durch ein. axiales Verstellen des Läufers 12 gegenüber dem Ständer 13 verän dern.
Zum Einstellen des Luftspaltes 21 dienen, wie aus. Fig. 1 ersichtlich ist, der Lager deckel 22 und die die Einstellmuttern 23 aufweisenden Schraubenbolzen, wobei der Lagerdeckel auf das Kugellager 24 drückt, welches sich am (zeichnungsgemäss) rechten Ende der Wedle 25 befindet. Durch Anzie hen der Schraubenmuttern 23 wird der An ker nach links verschoben und dadurch der Luftspalt grösser, und durch Zurückdrehen dieser Schraubenmuttern wird der Luftspalt kleiner.
Der Motor :steuert eine Bremseinrichtung für den Läufer 12, von welcher eine konische Bremsfläche 26 am Läufer 12 und gegenüber der Bremsfläche 27 des am Lagerschild 28 befestigten Bremskonus 29 angeordnet ist. Die Bremswirkung kann durch nach ,links gerichteten Druck einer Feder 30, die be strebt ist, den Läufer 12 mittels des Wellen bundes 31 gegen den Bremskonus 29 zu drücken, zustande kommen. Durch die zwi schen den konischen Flächen 216 und 27 hierbei entstehenden Reibungskräfte wird der Läufer 12 abgebremst.
Wenn der Motor Strom erhält, so wird auf den den Sekundärteil bildenden Läufer 12 durch die zwischen letzterem und den den Primärteil bildenden aktiven Teilen des Stän dern 13 hindurchtretenden magnetischen Kraftflüsse eine starke magnetische Anzie hungskraft ausgeübt, so dass der Läufer 12 finit der Welle 25, bezogen auf Fig. 1, ent egen dem Druck der Feder 30, nach rechts :eezogen wird. Die Konusfläche 26 hebt sich dabei von der Bremsfläche 27 ab und lüftet die Bremse.
Die Anordnung kann auch so getroffen werden, dass die Feder anstatt auf Druck auf Zug beansprucht wird. In beiden Fällen stellt sie ein nachgiebiges Druck- oder Zugmittel dar, welches die Bremswirkung erzeugt..
An Stelle von konischen Bremsflächen lassen sich auch ebene kreisringförmige Flut eben ausführen.
Statt wie beschrieben, den den Anker bil denden Läufer axial verschiebbar anzuord nen, kann derselbe wohl drehbar, aber nicht axial verschiebbar sein, wobei mindestem der aktive Eisenteil des Ständers mit einem Teil einer Bremseinrichtung, z. B. einem ringför migen Körper, und mit einem nachgiebigen, in axialer Richtung auf den aktiven Eisen teil einwirkenden. die Bremswirkung erzeu genden und einen Teil der Bremseinrichtung bildenden Zug- oder Druckmittel in Verbin dung steht, indem dieser Teil axial verschieb bar gelagert ist, ohne dass er ,sich drehen kann. Durch die bei der unter Strom stehen den Maschine auftretenden magnetischen Kräfte wird der verschiebbare.
Teil des Son ders gegen den Anker gezogen und dadurch die Bremse gelüftet. Dagegen kommt die Bremse zur Wirkung, wenn der Strom unter brochen wird, indem durch das Ausbleiben der magnetischen Kräfte das die Bremskraft vermittelnde nachgiebige Zug- oder Druck mittel zum Beispiel den ringförmigen Kör per verschieben kann, welcher dadurch un mittelbar die Bremswirkung erzeugt.
Da bei diesen Ausführungen eine grosse magnetische Axialkraft zur Verfügung steht, lässt sich eine kräftige Bremswirkung erzie len, so dass der Läufer mit Sicherheit ab gebremst wird, welches besonders für An triebsmotoren bei Aufzügen und Hebezeugen wertvoll ist.
Eine Einrichtung mit einem Körper mit. durch eine Stromquelle zu speisenden Wick lungen, wie er in Verbindung mit der Schil derung des Beispiels nach der Fig.1 be schrieben worden ist, lässt sich auch als Last- oder Zugmagnet für Gleich-, Wechsel- oder Drehstrom ausbilden und verwenden.
Bei Zugmagneten dieser Art dient als Magnet der den Primärteil bildende Körper, und der angezogene Sekundärteil ist zweck- inässigerweise als zylindrischer Eisenkörper aus bandförmigem, aufeinander aufgewickel tem Material ohne Wicklung hergestellt und verscbiebbar gelagert.
Bei Lastmagneten für den Transport von Platten, Gussstücken, Schrott oder derglei chen bildet wieder der Körper den Magneten, während das zu befördernde Gut den Anker bildet; bei nach dem gleichen Prinzip als Aufspanufutter gebildeten Einrichtungen bil det das aufzuspannende Arbeitsstück den Anker.
Die bei diesen Ausführungsformen von Magneten vorhandene kreisringförmige., ebene Fläche der Stirnseite des aktiven Eisenkör pers, durch welche die magnetischen Kraft flüsse hindurchtreten, kann auch horizontal liegen. Solche Magnete können mit grosser Polzahl ausgeführt werden.
Die der kreisringförmigen Stirnseite des Priiriärteils zugekehrte Fläche des den Se kundärteil bildenden Ankers kann ebenfalls kreisringförmig ausgebildet werden. Es be steht die Möglichkeit, diesen beiden Teilen andere Formen als zylindrische zu geben; sie können zum Beispiel als Prismen ausge bildet: sein, deren senkrecht zur Achse lie gende Querschnitte die Form der Differenz fläche von zwei ineinanderliegenden Quadra ten aufweisen. Auch die Stirnseiten können eine andere Form als diejenige einer ebenen Ringfläche besitzen, z. B. die Form einer honisehen Ringfläche.
Da sich der induktive Widerstand bei Drehstrommagneten je nach der Grösse der Entfernung des angezogenen Eisenteils än dert, so kann sich der Strom in unzulässiger Weise ändern. Dies kann dadurch verhindert werden, dass die Stromversorgung des Magne ten über eine Reguliervorrichtung erfolgt, welche durch den Magneten selbst gesteuert wird und die Stromaufnahme begrenzt.
Als Reguliervorrichtung kann ein Trans formator vorgeschaltet sein, dessen Leistungs abgabe einstellbar ist, so dass die maximale Stromstärke des vom Magneten aufnehm baren Stromes festgelegt ist.
Drehstrommagnete konnten bisher nur mit vollen Eisenkernen mit verhältnismässig kleinen, rechteckigen oder quadratischen An ziehungsflächen ausgeführt werden. Die Er findung ermöglicht die Herstellung von Drehstrommagneten mit grossen kreisringför migen Anziehungsflächen und mit grosser Anziehungskraft.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung äst durch die Fig.4 veranschaulicht. Bei; dieser Ein richtung ist der Primärteil 13 in ähnlicher Weise wie bei dem Beispiel nach der Fig. 1 ausgeführt, jedoch drehbar gelagert. Dagegen ist der Sekundärteil als Anker 12 mit einer Wicklung 33 für Drehstrom versehen, die zu den Schleifringen 34 führt, derart, dass ein Schleifringanker gebildet ist.
Der Pri- märteil besteht aus dem Körper 13 mit dem Eisenpaket 1, sitzt auf der Welle 25 und ist im Seitenschild 6 des Gehäuses 7 drehbar gelagert. Die Stromzuführung zur Wicklung 3, 9 erfolgt über die Schleifringe 35. Zwi schen den kreisringförmigen Stirnflächen der beiden Teile 12 und 13 befändet sich der Luftspalt 21, durch den die magnetischen Kraftflüsse verlaufen.
Bei der Speisung des Primärteils mit Drehstrom über die Schleifringe 35 wirkt der Teil 13 induzierend auf den .Sekundär- teil 18, 33. Dadurch wirkt ein Drehmoment auf den drehbaren Teil 12 ein; ein entgegen gesetzt gleiches Drehmoment kommt auf den Teil 13 zur Wirkung.
Durch eine an sich bekannte Haltevor- richtung, welche in der Zeichnung nicht an gegeben ist, kann der Primarteil mit der Welle 25 am Drehen verhindert werden.
Die Haltevorrichtung kann in einer ausrückbaren Bremsvorrichtung bestehen, die auf den Pri märteil 13 oder die Welle 25 wirkt. Zum Halten kann auch eine Sperrvorrichtung, be stehend aus einer Rastenscheibe, welche sich am Primärteil 13 oder auf der Welle 25 be findet, und einer Sperrklinge, die am Ge häuse 7 befestigt ist, vorgesehen wein, wobei die Haltevorrichtung bei eingelegter Sperr klinke wirksam ist.
Ausser oder statt dem Teil 13, 25 kann auch dem Teil 12, 32 mit einer Halte- be@zw. Sperrvorrichtung aus gerüstet sein.
Die Ausführung nach der Fig. 4 ermög licht die im folgenden erwähnten Anwen dungen.
Wird zum Beispiel der Primärteil 13, 25 am Drehen gehindert und mit Strom ge speist, so wird der Sekundärteil 12 angetrie ben und wirkt als Läufer, welch letzterer auch die Welle 32 antreibt. Wird jedoch durch eine ähnliche Haltevorrichtung, wie zuvor beschrieben wurde, der Sekundärteil 12 und dadurch .die Welle 32 am Drehen verhindert,
während der Primärteil 13 frei drehbar ist Und unter Strom steht, so wird der Primärteil 13 und damit die Welle 25 angetrieben.
Es ist auch möglich, den Teil 12 über Schleifringe von einer Stromquelle aus unter Strom zusetzen, anstatt den Teil 13, so dass der erstere als Primärteil induzierend auf den letzteren als Sekundärteil wirkt.
Die in der Fig. 4 gezeigte Ausführungs- form der Einrichtung eignet sich dazu, Wahl weise durch den Primärtal 13 oder den Sekundärteil 12 ein gemeinsames Organ an zutreiben, wobei sowohl dem Primärte@l als auch dem Sekundärteil je ein Übertragungs- mittel zugeordnet ist, mit welchem sie in Treibverbindung mit dem anzutreibenden ge meinsamen Organ gebracht werden können,
und wobei der Primär- und der ;Sekundärteil je mit einer Haltevox .richtung in Verbindung stehen. Hierbei kann zum Beispiel der An trieb der Welle 36 durch das Zahnräderpaar 38 :erfolgen, indem der Primärteil 13 bezw. der Körper 1 durch die Haltevorrichtung am Drehen behindert wird.
Wenn die Zahnräder 38 ausgerückt sind und das Räderpaar 37 in Eingriff steht, kann die Welle 36 mit. an derer Geschwindigkeit und im entgegen gesetzten Drehsinne angetrieben werden, in dem der Teil 12 mit dem Körper 18 durch die Haltevorrichtung am Drehen verhindert wird und der Teil 13 mit dem Körper 1 frei drehbar ist. Die Welle 36 hat die Bedeutung eines Organes, welches wahlweise durch den einen oder andern Körper angetrieben -wer den kann. Dieses gemeinsam angetriebene Organ könnte auch in einem Getriebe beste hen, z. B. einem Planetengetriebe.
Die Einrichtung nach Fig. 4 lässt sich auch mit frei drehbarem Primär- und Sekun därteil gebrauchen, wobei diese beiden Teile mit gleichem Drehmoment, aber entgegen- gesetztem Drehsinne treibend wirken. Eine Anwendung besteht zum Beispiel für Fahr werke in der Weise, dass das Rad einer Seite mittels Übertragungsmitteln durch den Pri märteil und das Rad auf der andern Seite durch den Sekundärteil angetrieben wird. Dabei sind die Übertragungsmittel derart zu wählen, dass beide Räder mit gleicher Ge schwindigkeit und in gleicher Drehrichtung angetrieben werden.
Eine solche Ausführung eignet sich für den Antrieb von Fahrzeugen, welche Kurven zu durchfahren haben ohne Zuhilfenahme eines besonderen Differential getriebes. Eine der in Fig. 4 veranschaulichten ähn liche Ausführungsform der Einrichtung kann als magnetische Kupplung benützt wer den. In diesem Fallee ist der eine der dreh baren Teile 12 oder 13 als, Primärteil für Erregung mit Drehstrom gebaut und für sich drehbar gelagert. Der andere Teil 13 bezw. 12 ist dagegen als Sekundärteil derart gegen über diesem Primärteil axial verschiebbar gelagert, dass er bei erregtem Primärteil an dessen Fläche angezogen wird.
Ferner ist; der Sekundärteil ohne Wicklung gebaut und besteht entweder aus einer vollen Eisen scheibe oder einem Blechpaket ohne Nuten.
Wenn die Wicklung 3, 9 bezw. 33 Strom erhält, so entsteht eine magnetische Axial kraft, durch welche der Teil 12 bezw. 13 an die kreisförmige oder kreisringförmige Flä che des die Wicklung 3, 9 bezw. 33 aufwei senden Teils gezogen wird. Durch die auf iretenden Reibkräfte zwischen Teil 13 und feil 12 erfolgt die Kupplung dieser beiden 'feile, derart, dass auch die Welle 32 mit der Welle 25 gekuppelt wird. Zur Erhöhung der Reibkraft kann an geeigneter Stelle ein Friktionsbelag oder ein Friktionskonus oder dergleichen angebracht sein.
Die an Hand der Fig. 1 bis 4 beschrie benen Ausführungen der Einrichtung für Wechsel- bezw. Drehstrom sind in analoger Bauart auch für Gleichstrom verwendbar.
Bei den beschriebenen Ausführungsfor men als Wechselstrom- oder Gleichstrom maschinen lassen sich die die Polflächen bil denden Stirnflächen äusserst genau herstel len; besonders wenn dieselben senkrecht zur Drehachse stehen und eben sind, lassen sie sich zum Beispiel durch Planschleifen be arbeiten.
Ferner können diese Stirnflächen infolge der axialen Einstellbarken nahe aneinander gebracht werden, so dass ein äusserst kleiner Luftspalt erhalten werden kann. Die erfor derlichen Ampèrewindungen können dadurch kleiner gehalten und der Wirkungsgrad ver bessert werden. Ausserdem findet durch den Luftspalt wegen der Schleuderwirkung eine tute Kühlung der Wicklung und der Eisen teile statt, welche besser ist als bei Maschi nen, bei denen der Läufer konzentrisch siele ein Ständer dreht.
Die veranschaulichten Ausführungsfor- iiwn haben den Vorzug, dass der Luftspalt, 21 durch axiale Verschiebung von Primär teil und Sekundärteil, z. B. Ständer und Läu fer, gegenüber einander in weiten Grenzen N "er, iiiiderlieli ist.
Die axiale Verstellung von Ständer oder Lä.tifer lässt sich bei Bedarf selbsttätig durch ein an sich bekanntes Mittel, z. $. einen Fliehkraftregler, bewerkstelligen, z. B. in Abhängigkeit von der Tourenzahl, derart, dass zum Beispiel bei einem Stromerzeuger Stromstärke oder Spannung in Abhängigkeit von der Tourenzahl reguliert wird. Bei einem Stromerzeuger lassen sich die, Spannung oder die Stromstärke auf diese Art so regulieren, dass diese unabhängig von der Drehzahl der Maschine konstant bleibt.
Eine solche Regu lierung, für welche es sonst besondere. und teure Hilfsmittel brauchte, wird durch die beschriebene Lösung wesentlich vereinfacht.
Statt wie in der Zeichnung dargestellt und beschrieben, kann der Luftspalt statt durch ebene, Stirnflächen euch durch irgend welche andere Stirnflächen, wie Rotations flächen, z. B. Kegel- oder Kugelflächen, be grenzt sein.
Electrical facility. In AC machines, e.g. B. three-phase motors, the stator was previously designed as a hollow cylinder in which the rotor was arranged concentrically thereto. Both parts have grooves that run in the axial direction in which the electrical conductors are placed. Between the radially facing concentric surfaces of the stator and rotor run magne tables power flows. The magnetic forces acting on the rotor from the stand love: themselves for the most part.
In DC machines, another design is known in which a disc-shaped armature with radially arranged elec tric conductors is present, which rotates between two opposing magnetic poles in the axial direction. In this design, too, the axial forces acting on the armature cancel each other out. This version, which is not suitable for alternating current machines, could not find widespread use.
The present invention is intended to improve the execution of electrical devices and to simplify.
The present invention relates to an electrical device which is characterized in that it has at least one body with an active iron part in the form of an axially symmetrical hollow body which is attached to the:
one end face has grooves leading from the inside to the outside, in which the legion windings are to be fed by a power source, the whole thing in such a way that magnetic force flows are generated when the windings are powered, which run over the active iron part and on parts of the Grooves containing end face from the active; Iron part emerge and on other parts of this: front side re-enter.
The invention offers the possibility of electrical machines, in particular three-phase motors, to produce, in which the stator and the rotor with respect to the aufeinan are axially arranged and axially displaceable. Since in addition to the torque on the two parts mentioned mainly acting in the axial direction magnetic forces are exerted, the axial displaceability creates a working capacity that can be used, for example, to operate a brake connected to the motor.
Due to the axial adjustability, on the one hand the air gap between the two axially opposite parts can be brought to a desired minimum size, so that the magnetizing current and the leakage can be reduced, on the other hand this adjustability allows a change of the air gap within wide limits, which makes the device can be regulated in a simple way. The axial adjustment allows the magnetization acting on a rotor to be changed as a function of the size of the set air gap: who.
In the case of power generators in which a stationary body forms the primary part, which acts on a rotating secondary part axially opposite the primary part and in this case forming the armature, the voltage or current induced in the secondary part, for example, can be regulated directly, for what else awkward tools would be required.
The invention offers the advantage of simplifying the adjustment of the laminated cores and being able to significantly reduce the sheet metal waste. It is easier to insert the winding into the slots.
According to the invention, a devices are suitable for training as differential gears, gearboxes with clutches and those for two speeds and for motors with braking devices.
A particular advantage of the device is that the body is suitable for training as a tensile or load magnet due to the possibility of forming the end face of its active iron part into a large area of attraction and therefore the creation of large magnetic forces is fed by direct or alternating current or three-phase current. For example, magnets can be designed with a circular attraction surface, which was previously not possible, especially with three-phase current.
Two exemplary embodiments of the subject matter of the invention are illustrated in the accompanying drawing. The figures show: FIG. 1 a longitudinal section through a three-phase motor with braking device, FIG. 2 a view, seen in the axial direction, of a section of a sheet metal packet with the grooves.
3 shows a view in the radial direction of a section of a laminated core and FIG. 4 shows a longitudinal section through a second embodiment of the machine. The example of FIGS. 1 to 3 be meets a three-phase motor with a braking device controlled by it.
The body with the windings to be fed by a power source is formed by the stator, which has a stator package 1 in the form of a hollow cylinder with annular end faces. The stand also forms the primary part of the machine. One, left side of the stator core has grooves 2 which, as shown in FIG. 2, run radially and in a straight line from the inside to the outside. However, these grooves can also be inclined or curved with respect to the radial direction instead of straight.
The ring-shaped stator pa.ket 1 can expediently be made of an iron strip wound in several layers on top of one another, which has the same properties as the dynamo sheet. This laminated core is by an outer and an inner clamping ring 4 BEZW. 5 and fastened to the side plate (i of the motor. Instead of narrow rings, wide clamping rings could be provided, which could be connected to one another by means of rivets leading through radially through (las laminated core) to increase cohesion.
The grooves 2 can be punched out in the thin iron strip before being wound over one another at horrifying intervals, so that the punched-out grooves after winding produce radial grooves or grooves inclined or curved towards the radial direction. The grooves can also be made subsequently by milling off.
Are in the grooves 2, surrounded by the insulation 8, the electrical conductor 9 is laid as shown in FIG. The same form parts of windings which are distributed in the circular ring forming the stator package according to the pole division, the winding heads 3 being laid in the bore and on the Man tel of the cylindrical stator package. FIG. 2 shows schematically how the individual coils 10 in the grooves 2 are distributed.
The winding of one of the three phases is drawn out more than that of the other phases, so that the position of the winding heads is more clearly visible.
The windings fed by the three-phase current generate magnetic force flows that run over the active iron part of the stator and the one on the left in FIG. Penetrate lying end face, which contains the grooves, in such a way that a rotary field is created which acts on the secondary part axially opposite the stator, the rotor forming the motor armature.
The grooves can have the shapes known in Elektromaschi nenbau, eg. B. be half open. The wires can also be inserted, insulated and held in place in the grooves in an elegant manner. The execution example according to Fig. 3 shows a stator package 1 with open grooves 2. To hold the conductor 9 with the insulation 8 thin strips 11 are used, which can be made of ones or brass and are attached to the teeth. A gap can be present between the individual strips 11, as can be seen from the figure mentioned.
Since the wires can be introduced from the outside from the front, be. by hand or by machine, inserting the windings is easier and quicker than before.
The laminated core can have various forms of axially symmetrical hollow bodies; instead of those with a circular base area, those with base areas delimited by polygons or squares can be used, for example.
The stator 13 axially opposite secondary part is rotatably mounted and forms part of the runner .. The sheet metal package 18 of this runner is designed in a manner analogous to that of the stator and has like this on the annular end face, which is axially assigned to the stator , Grooves on. The electrical conductors inserted in the grooves of the armature forming the armature consist of rods 15.
The same are inside and outside, 'based on the hollow cylindrical laminated core, respectively to the concentric annular conductor 16. 17 connected in such a way that a short-circuit cage anchor is formed.
The hollow cylindrical laminated core 18 is inserted into an annular groove 14 of the rotor 12 and pressed into it by a wedge-shaped ring 19.
So that the rotor 12 with the laminated core 18 and the short-circuit cage, on which larger centrifugal forces can act at higher speeds, is relieved, the ring 20 indicated in dotted lines in FIG. 1, which consists of a material with high strength and, for example can be designed as a steel bandage.
Between the facing surfaces of the stator 13 and the rotor 12 there is an annular air gap 21 through which the magnetic force flows pass. This air gap 21 can be through a. axial adjustment of the rotor 12 relative to the stator 13 change.
To adjust the air gap 21 are used as from. Fig. 1 can be seen, the bearing cover 22 and the adjusting nuts 23 having screw bolts, the bearing cover pressing on the ball bearing 24, which is located at the right end of the wedge 25 (according to the drawing). By tightening the nuts 23, the anchor is moved to the left and thereby the air gap becomes larger, and by turning back these nuts, the air gap becomes smaller.
The motor: controls a braking device for the rotor 12, of which a conical braking surface 26 is arranged on the rotor 12 and opposite the braking surface 27 of the braking cone 29 attached to the bearing plate 28. The braking effect can be achieved by the pressure of a spring 30 directed to the left, which endeavors to press the rotor 12 by means of the shaft collar 31 against the brake cone 29. By between tween the conical surfaces 216 and 27 resulting frictional forces, the rotor 12 is braked.
When the motor receives power, a strong magnetic attraction force is exerted on the rotor 12 forming the secondary part through the magnetic force fluxes passing through between the latter and the active parts of the stator 13 forming the primary part, so that the rotor 12 finite the shaft 25, based on Fig. 1, ent egen the pressure of the spring 30, to the right: is drawn. The conical surface 26 stands out from the braking surface 27 and releases the brake.
The arrangement can also be made in such a way that the spring is subjected to tension instead of compression. In both cases, it represents a resilient pushing or pulling means that generates the braking effect.
Instead of conical braking surfaces, flat, circular treads can also be made flat.
Instead of as described, the anchor bil Denden rotor axially displaceable NEN, the same can be rotatable, but not axially displaceable, at least the active iron part of the stator with part of a braking device, for. B. a ringför shaped body, and with a resilient, acting in the axial direction on the active iron part. the braking effect erzeu lowing and part of the braking device forming traction or pressure means in connec tion is in that this part is mounted axially displaceable bar without it being able to rotate. Due to the magnetic forces occurring when the machine is energized, the displaceable.
Part of the Son pulled against the armature, thereby releasing the brake. On the other hand, the brake comes into effect when the current is interrupted by the absence of the magnetic forces, the resilient pulling or pushing means conveying the braking force, for example, can move the annular body, which thereby directly generates the braking effect.
Since a large magnetic axial force is available in these designs, a powerful braking effect can be achieved so that the rotor is safely braked, which is particularly valuable for drive motors in elevators and hoists.
A body with a body. Windings to be fed by a power source, as has been described in connection with the Schil derivation of the example according to FIG. 1, can also be designed and used as a load or pull magnet for direct, alternating or three-phase current.
In pull magnets of this type, the body forming the primary part serves as the magnet, and the attracted secondary part is expediently manufactured as a cylindrical iron body made of strip-shaped material wound on top of one another without winding and is mounted so that it can be moved.
In the case of load magnets for the transport of plates, castings, scrap or the like, the body again forms the magnet, while the goods to be transported form the armature; in the case of facilities formed according to the same principle as clamping chucks, the workpiece to be clamped forms the armature.
The circular ring-shaped, flat surface of the end face of the active Eisenkör pers, through which the magnetic force flows pass, can also be horizontal. Such magnets can be designed with a large number of poles.
The surface of the armature forming the secondary part that faces the circular end face of the primary part can also be designed in the shape of a circular ring. It is possible to give these two parts other shapes than cylindrical; For example, they can be designed as prisms, the cross-sections of which are perpendicular to the axis and have the shape of the difference area of two interconnected squares. The end faces can also have a shape other than that of a flat annular surface, e.g. B. the shape of a honeyed ring surface.
Since the inductive resistance of three-phase magnets changes depending on the distance from the attracted iron part, the current can change in an impermissible manner. This can be prevented by the fact that the magnet is supplied with power via a regulating device which is controlled by the magnet itself and which limits the power consumption.
As a regulating device, a transformer can be connected upstream, the power output of which is adjustable, so that the maximum current strength of the current absorbed by the magnet is fixed.
Three-phase magnets could previously only be carried out with full iron cores with relatively small, rectangular or square areas of attraction. The invention enables the production of three-phase magnets with large circular ring-shaped areas of attraction and with a large force of attraction.
Another embodiment of the device according to the invention is illustrated by FIG. At; This A direction, the primary part 13 is executed in a similar manner to the example of FIG. 1, but rotatably mounted. In contrast, the secondary part is provided as an armature 12 with a winding 33 for three-phase current, which leads to the slip rings 34 in such a way that a slip ring armature is formed.
The primary part consists of the body 13 with the iron core 1, sits on the shaft 25 and is rotatably mounted in the side plate 6 of the housing 7. The power supply to the winding 3, 9 takes place via the slip rings 35. Between tween the annular end faces of the two parts 12 and 13 is the air gap 21 through which the magnetic force flows run.
When the primary part is supplied with three-phase current via the slip rings 35, the part 13 has an inducing effect on the secondary part 18, 33. As a result, a torque acts on the rotatable part 12; an oppositely equal torque comes into effect on part 13.
The primary part with the shaft 25 can be prevented from rotating by means of a holding device which is known per se and which is not given in the drawing.
The holding device can consist of a disengageable braking device which acts on the primary part 13 or the shaft 25. To hold can also be a locking device consisting of a detent disk, which is located on the primary part 13 or on the shaft 25, and a locking blade that is attached to the Ge housing 7, provided wine, the holding device is effective when the pawl is inserted .
In addition to or instead of the part 13, 25, the part 12, 32 with a holding be @ zw. Locking device to be equipped.
The embodiment according to FIG. 4 made light the applications mentioned below.
For example, if the primary part 13, 25 is prevented from rotating and is fed with electricity, the secondary part 12 is driven and acts as a rotor, which the latter also drives the shaft 32. However, if a similar holding device as described above prevents the secondary part 12 and thereby the shaft 32 from rotating,
while the primary part 13 is freely rotatable and is energized, the primary part 13 and thus the shaft 25 are driven.
It is also possible to energize part 12 via slip rings from a power source, instead of part 13, so that the former acts as a primary part and induces the latter as a secondary part.
The embodiment of the device shown in FIG. 4 is suitable for driving a common organ either through the primary valley 13 or the secondary part 12, whereby a transmission medium is assigned to both the primary part and the secondary part, with which they can be brought into driving connection with the common organ to be driven,
and wherein the primary and the secondary part are each connected to a retaining direction. Here, for example, the drive to the shaft 36 by the pair of gears 38: be done by the primary part 13 respectively. the body 1 is prevented from rotating by the holding device.
When the gears 38 are disengaged and the gear pair 37 is in mesh, the shaft 36 can with. be driven at which speed and in the opposite direction of rotation, in that the part 12 with the body 18 is prevented from rotating by the holding device and the part 13 with the body 1 is freely rotatable. The shaft 36 has the meaning of an organ which can optionally be driven by one or the other body. This jointly driven organ could also be hen in a transmission, z. B. a planetary gear.
The device according to FIG. 4 can also be used with a freely rotatable primary and secondary part, with these two parts driving with the same torque but in opposite directions of rotation. One application is for chassis, for example, in such a way that the wheel on one side is driven by means of transmission means through the primary part and the wheel on the other side is driven by the secondary part. The transmission means must be selected in such a way that both wheels are driven at the same speed and in the same direction of rotation.
Such a design is suitable for driving vehicles that have to drive through curves without the aid of a special differential gear. One of the illustrated in Fig. 4 similar embodiment of the device can be used as a magnetic coupling who the. In this case, one of the rotatable parts 12 or 13 is built as a primary part for excitation with three-phase current and rotatably mounted for itself. The other part 13 respectively. 12, on the other hand, is mounted as a secondary part so that it can be axially displaced relative to this primary part in such a way that when the primary part is excited it is attracted to its surface.
Furthermore is; the secondary part is built without winding and consists of either a full iron washer or a laminated core without grooves.
When the winding 3, 9 respectively. 33 receives current, it creates a magnetic axial force through which the part 12 respectively. 13 to the circular or annular surface of the winding 3, 9 respectively. 33 aufwei send part is pulled. Due to the frictional forces acting between part 13 and part 12, these two parts are coupled in such a way that shaft 32 is also coupled to shaft 25. To increase the frictional force, a friction lining or a friction cone or the like can be attached at a suitable point.
The with reference to FIGS. 1 to 4 described enclosed versions of the device for change or. Three-phase currents can also be used for direct current in the analog design.
In the described Ausführungsfor men as alternating current or direct current machines, the end faces bil ding the pole faces can be extremely precisely herstel len; especially if they are perpendicular to the axis of rotation and are flat, they can be machined, for example, by surface grinding.
Furthermore, these end faces can be brought close to one another as a result of the axial adjustability, so that an extremely small air gap can be obtained. The necessary ampere turns can be kept smaller and the efficiency can be improved. In addition, due to the centrifugal effect, there is a good cooling of the winding and the iron parts through the air gap, which is better than in machines in which the rotor rotates concentrically with a stator.
The illustrated Ausführungsfor- iiwn have the advantage that the air gap, 21 by axial displacement of the primary part and secondary part, z. B. Stand and Läu fer, opposite each other within wide limits N "er, iiiiderlieli is.
The axial adjustment of the stand or Lä.tifer can, if necessary, automatically by a means known per se, e.g. $. a centrifugal governor, accomplish e.g. B. depending on the number of revolutions, in such a way that, for example, in the case of a power generator, current or voltage is regulated as a function of the number of revolutions. In the case of a power generator, the voltage or the current can be regulated in this way so that it remains constant regardless of the speed of the machine.
Such a regulation, for which it is otherwise special. and expensive tools is required, is significantly simplified by the solution described.
Instead of as shown and described in the drawing, the air gap can instead of flat, end faces you by any other end faces, such as surfaces of rotation, z. B. conical or spherical surfaces, be bordered.