Rotor für elektrische Maschinen, insbesondere Kleinstmaschinen Die Erfindung betrifft einen Rotor für elektrische Maschinen, insbesondere Kleinstmaschinen, wie sie beispielsweise zum Bau von kleinen Einrichtungen für die Angabenübermittlung, die am ehesten als elektrische Präzisionsinstrumente zu bezeichnen sind, verwendet werden und zu denen unter anderem Synchronmotoren gehören. Der Rotor kann aber auch für grössere Maschinen zur Anwendung ge langen.
Synchronmotoren werden z. B. benutzt für die Fernanzeige der Stellung eines Hauptelements, für Fernsteuerungen, für die selbsttätige Steuerung von mechanischen, elektrischen oder hydraulischen bzw. pneumatischen Servoeinrichtungen und zur Werte berechnung.
Damit die Fehler in der Angabenübermittlung innerhalb der engen Grenzen gehalten werden kön nen, die den neuzeitlichen Erfordernissen entspre chen, müssen die Synchronmotoren der verschie densten Systeme mit einem aussergewöhnlich hohen Genauigkeitsgrad gearbeitet sein. Ausserdem müssen sie in sehr kleinen Grössen hergestellt werden.
Der Rotor eines Synchronmotors ist im allge meinen dem eines Induktionsmotors ähnlich und weist ein zylindrisches Lamellenpaket auf, das auf einer an beiden Enden in Kugellagern sitzenden Spindel bzw. Welle angeordnet ist. Dabei können die Lamellen aber wahlweise H- oder hantelförmig sein. Der Rotor trägt eine Wicklung oder Wicklun gen und muss mit Schleifringen für elektrische Ver bindungen versehen sein. In einem besonders kleinen Synchronmotor beträgt der Aussendurchmesser der Lamellen nur etwa 1,27 cm. Von aussen nach innen nimmt der Durchmesser der Wicklung in den Schlitzen bis auf mindestens 3,2 mm ab. Wenigstens 1,6 mm muss von dem Lamellenmetall unter den Schlitzen stehenbleiben, um die gewünschten magne tischen Eigenschaften zu gewährleisten.
Infolgedessen bleibt für den durch die Lamellen hindurchtretenden Spindelteil nicht mehr als etwa 3,2 mm an Durch messer übrig.
Die üblichen Modelle der bisher hergestellten Synchronmotoren besitzen eine Spindel, die sich vom Antriebsende bis zum freien Ende, auf dem die Schleifringe vorgesehen sind, erstreckt. Bei Synchron motoren der beschriebenen Grösse hat das heraus ragende Ende der Spindel einen Durchmesser von etwa 4,8 mm und ist mit Längsnuten und einem Normalgewinde versehen. Die Spindel der bekannten Bauart ist in geeignetem Abstand von ihrem An triebsende mit einer Schulter versehen, um ein Wi- derlager für ein Kugellager zu bilden. Jenseits der Schulter ist der Spindeldurchmesser auf etwa 3,2 mm verringert.
Ausserdem ist dieser verjüngte Teil längs genutet, um die Lamellen auf der Spindel so anbrin gen zu können, dass sie gegen Drehung gegenüber der Spindel gesichert sind. Anschliessend an das La mellenpaket ist ein zweites kleineres Kugellager auf die Spindel aufgepasst, dem die Schleifringe folgen. Wegen des geringen Durchmessers des durch das La mellenpaket hindurchtretenden Spindelteils ist es nicht mehr möglich, diesen noch weiter zu reduzieren, um ein Gewinde anzubringen, auf das eine Klemm- mutter für das Lamellenpaket aufgeschraubt werden könnte, wie dies bei grösseren Konstruktionen üblich ist.
Die Lamellen müssen daher auf die Spin del aufgepresst werden, wobei die Gefahr eines Ver- biegens mit in Kauf genommen werden muss, oder sie müssen in ihrer Stellung festgekittet werden; jedenfalls ist keine Art von mechanischer Verklem- mung möglich. Ferner müssen die Verbindungsdrähte zu den Schleifringen durch den innern Führungsring des kleinen Kugellagers hindurchgeführt werden. Es ist daher notwendig, in die Spindel Längsnuten einzu schneiden, in die die isolierten Verbindungsdrähte eingelegt werden können, was eine weitere Verrin gerung des Spindelquerschnittes bedeutet.
Eine wei tere Schwierigkeit besteht darin, dass die elektrischen Verbindungen zu den Schleifringen vor dem Auf bringen des Kugellagers auf die Spindel verlegt wer den müssen. Infolgedessen muss der äussere Durch messer der Schleifringanordnung kleiner gehalten werden als der der Spindel, weil sonst das Kugellager nicht über die Schleifringanordnung hinweggeht.
Das Schleifringaggregat besteht aus einer dünnen Muffe aus Isoliermaterial, auf der die Metallringe aufmontiert sind. Üblicherweise erfolgt die Befesti gung auf der Spindel mittels eines Metallstiftes, der mit dichtem Reibsitz in der Isoliermuffe und mit leichtem Presssitz in einer axialen Ausnehmung am Spindelende festgehalten wird. Das Ausbohren dieser axialen Ausnehmung schwächt weiterhin das Spindel ende, das auf diese Weise sehr empfindlich und an fällig für Beschädigungen wird.
Die elektrische Leitung von der Wicklung zu dem abgelegenen Schleifring muss unter dem der Wicklung näher gele genen Schleifring hindurchgeführt werden, und da der zulässige Gesamtdurchmesser der ganzen Anord nung 3,2 mm oder weniger betragen muss, wird die besondere Schwierigkeit bei der bisherigen Konstruk tion offenbar.
Es leuchtet ein, dass infolge der Beschränkungen und Nachteile bei der bekannten Bauart das Zusam menbauen derartiger kleiner Synchronmotoren einen sehr heiklen und zeitraubenden Vorgang bedeutet, der obendrein stets mit einem Risiko verbunden ist. Indessen hört die Verwundbarkeit des Synchron motors noch nicht mit dem Zusammenbauen auf, denn bei Ingebrauchnahme desselben muss auf der Spindel ein Hebel, ein Getriebe oder eine andere Einrichtung angebracht werden. Sowohl ein vorsich tiger Stoss bzw. Schlag beim Anbringen dieser Ein richtung als auch ein zufälliger Stoss bzw. Schlag zu irgendeiner andern Zeit kann leicht den Anlass dazu geben, das geschwächte Spindelende zu verbiegen und so ein kostspieliges Instrument zu zerstören oder im günstigsten Falle seine Genauigkeit zu mindern.
Vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Mängel.
Der Gegenstand der Erfindung ist ein Rotor für elektrische Maschinen, insbesondere Kleinstmaschi- nen, mit einer Spindel, einem auf der Spindel sitzen den Lamellenpaket, einer Wicklung oder Wicklungen, die in Nuten der Lamellen angeordnet ist bzw. sind, und Schleifringen, die auf der Spindel gelagert sind und mit der Wicklung elektrisch verbunden sind. Gemäss der Erfindung ist dieser Rotor dadurch ge kennzeichnet, dass die Spindel aus zwei Teilen be steht, von denen der eine büchsenartig ausgebildet und auf den andern aufgesteckt ist. In der nachfolgenden Beschreibung der Zeich nung ist der Gegenstand der Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
In dem dargestellten Beispiel, das den Rotor eines Synchronmotors zeigt, hat die Spindel 1 ihren grössten Durchmesser im Teilstück 2 am innern, die Schleifringe tragenden Ende. Dieser Durchmesser kann etwa 4,8 mm betragen. In passendem Abstand vom Spindelende ist eine Schulter 3 vorgesehen, um ein Widerlager für ein Kugellager 4 zu bilden. In die Spindel 1 sind zwei diametral entgegengesetzt angeordnete Längsnuten 5 eingeschnitten, in welche die Verbindungsleitungen zu den Schleifringen in der Weise eingelegt werden können, dass sie durch den innern Ring des Kugellagers 4 hindurch bis zu den Schleifringen 6 und 7 führen, die auf dem Spindel ende befestigt sind.
Das Schleifringaggregat kann auf die eingangs beschriebene bekannte Weise auf dem Spindelende befestigt werden, es kann auch auf die Spindel aufgegossen sein. Da jedoch der Durchmesser der Schleifringe annähernd 50%, grösser ist als der bei den bekannten Schleifringanordnungen, sind die Herstellung und der Zusammenbau entsprechend er leichtert.
Von der mit dem Bezugszeichen 8 versehenen Stelle ab ist der Spindeldurchmesser im Teilstück 13 verringert. Der Durchmesesr des Teilstückes 13 ist notwendigerweise so bemessen, dass dieses in die Bohrung des Lamellenpaketes 15 passt. Gleichzeitig wird durch den Absatz zwischen den Teilstücken 2 und 13 an der Stelle 8 ein Widerlager für das La mellenpaket 15 geschaffen. Das Teilstück 13 weist (nichtgezeigte) Längsnuten auf, in die nach innen gerichtete Vorsprünge der Lamellen eingreifen, die so gegen Drehung auf der Spindel gesichert sind.
In einer gewissen Entfernung von dem Lamellen paket 15, und zwar von der mit 9 bezeichneten Stelle ab, ist die Spindel nochmals abgesetzt. Dieses abgesetzte Teilstück der Spindel ist mit 14 bezeich net. Eine Hülse oder Muffe 10, deren Länge etwa dem Abstand des äussern Spindelendes vom Lamel- lenpaket 15 entspricht, hat durchgehend den glei chen Durchmesser, der etwa 4,8 mm betragen kann, abgesehen von einem erhabenen Ring 11, der sich nicht weit vom innern Ende der Hülse befindet und ein Widerlager für das zweite Kugellager 12 bildet.
Das äussere Ende der Hülse 10 kann - entsprechend dem normalen Spindelende eines Synchronmotors längsgenutet und/oder mit einem Gewinde versehen sein. Die Hülse 10 ist mit einer stufenförmigen Längs bohrung versehen, deren Teilstück grösseren Durch messers mit leichtem Presssitz auf dem Teilstück 13 der Spindel 1 sitzt. Das Teilstück kleineren Durch messers der Längsbohrung hat einen guten Gleitsitz auf dem Spindelteilstück 14.
Zum Zusammenbauen des Rotors wird das La mellenpaket vorzugsweise zunächst in eine geeignete Schablone gebracht, und die Lamellen werden mit einem auf Metall haftenden Lack oder mit Kitt über zogen. Nachdem das Paket auf seine genaue Länge zusammengepresst worden ist, wird das Erhärten des Lackes oder Kittes abgewartet. Alsdann wird das Paket herausgenommen und die Spindel 1 eingesetzt. Die Längsbohrung der Hülse 10 und die Teilstücke 13 und 14 erhalten einen leichten überzug aus Lack oder Kitt, und die Hülse 10 wird dann auf die Spin del 1 und hart gegen das Lamellenpaket gepresst. Nachdem der Lack oder Kitt erhärtet ist, wird der Rotor gewickelt und die Wicklung - wenn er wünscht - imprägniert.
In diesem Zustand können der Gesamtdurchmesser und die Kugellagerdurch- messer durch Nachschleifen auf die richtige Grösse gebracht werden, wobei die Mittelachse an den bei den Spindelenden als Zentrierpunkt verwendet wird, um die richtige Konzentrizität sicherzustellen.
Die auf der Zeichnung dargestellte Konstruktion, bei der der innere Teil der Spindel 1 entweder mit dem aufsitzenden Hülsen- bzw. Röhrenteil bündig abschliesst oder etwas über diesen hinausragt, bietet den Vorteil, dass die Mittelachse der Spindel 1, die von Anfang an koaxial zu allen Spindelteilen mit verschiedenen Durchmessern ist, ebenfalls als Zen triermitte bei der Endbearbeitung der Hülse 10, der Gesamtstärke des Lamellenpaketes und aller andern wichtigen Stärken und Aussenflächen benutzt werden kann, so dass die endgültige Sicherstellung der völli gen Konzentrizität der gesamten Anordnung bis zu einem hohen Grad von Präzision erfolgt.
Die Verbindungsleitungen werden von den Wick lungen aus zunächst in die Längsnuten 5 im Teil stück 2 der Spindel gelegt, das Schleifringaggregat wird befestigt, und die Leitungen werden mit den Schleifringen verbunden. Die Kugellager werden dann auf der Spindel angebracht und die ganze Anord nung auf diese Weise vervollständigt.
Da an den lebenswichtigen Stellen, beispiels weise in dem Schleifringaggregat, mehr Raum für Isolationen vorhanden ist, gibt das fertige Gerät viel weniger Anlass zu elektrischen Störungen. Das Zu sammenbauen ist weit weniger heikel und geht ent sprechend schneller vor sich.
In der vorstehenden Beschreibung ist auf eine besondere Kleinheit von Synchronmotoren Bezug genommen. Da man in Zukunft noch kleinere Masse fordern wird, ist es einleuchtend, dass die durch die Erfindung erzielten Fortschritte noch an Bedeutung gewinnen, wenn man diese Forderung erfüllen will. Durch die Verwendung der erfindungsgemässen Bauart wird die Herstellung von Synchronmotoren ermöglicht, deren Masse unterhalb der Grenze liegen, die den bekannten Konstruktionen durch die physi kalischen Möglichkeiten bisher gezogen ist. Dies ist überall dort von grosser Bedeutung, wo Kompakt heit erforderlich ist, beispielsweise in Steuereinrich tungen für gelenkte Waffen, Ausrüstungen für Luft fahrzeuge und in bestimmten industriellen Ausrüstun gen.
Selbstverständlich sind verschiedene Abwand lungen im Rahmen der Erfindung möglich.