Gleichstrommaschine nach dem Magnetmotor-Prinzip mit einem Läufer aus Dauermagnetwerkstoff Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichstrom maschine nach dem Magnetmotor-Prinzip mit einem Läufer aus Dauermagnetwerkstoff und ist gekenn zeichnet durch das Merkmal, dass die Pole des Stators vormagnetisiert sind und die elektromagnetisch er zeugte Felderregung der Vormagnetisierung entgegen gerichtet ist.
Hierdurch wird erreicht, dass im Gegen satz zu den bekannten Gleichstrommaschinen dieser Bauart die Richtung des in der Feldspule fliessenden Stromes immer gleichbleibend ist. Es ist also nicht mehr notwendig, durch ein Polwechsel Schaltwerk die Felderregung in dem geeigneten Augenblick, be zogen auf die Stellung des Läufers, umzuschalten, sondern es genügt ein einfacher Schalter, der die Spannung phasenrichtig an die Feldspule an- bzw. abschaltet.
Die Ausführungsformen, die nach diesem Prinzip möglich sind, unterscheiden sich im wesent lichen durch die Polzal sowohl auf der Ständer- wie auf der Läuferseite. Bei vielpoligen Anordnungen wird das Drehmoment über eine Umdrehung gleich mässiger, 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, wenn die auf den Polen angebrachten Erregerspulen nach einander geschaltet werden sollen.
In einer, besonderen Ausgestaltung der. Erfindung erfolgt die Vormagnetisierung des Feldmagneten durch Dauermagnete; sie kann aber auch durch eine gesonderte gleichstromgespeiste Wicklung bewirkt werden.
Letztere ist dann zweckmässig, wenn starke Spannungsschwankungen auftreten, da in diesem Falle sowohl der ständig fliessende Vormagnetisie- rungsstrom, als auch der über den Schalter zuge- führte Felderregungsstrom in gleicher Weise mit der Spannung schwanken. . In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Betätigung eines Schalters zur Steuerung des Statorfeldstromes über Nocken von der umlau fenden Läuferachse.
Eine solche Anordnung kann als Motor oder Gleichstrom-Generator in der üblichen Weide Verwendung finden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann aber die Steuerung des Feldstromes auch durch elektronische Schalter, wie Stromtore, Transistoren od. dgl. bewirkt werden, welche ihre Steuerspannung von der Erregerwicklung bzw. von gesonderten, vom umlaufenden Dauermagnetanker erregten Hilfswick lungen beziehen. Dabei können die Hilfspole so an geordnet sein, dass sie nach Art der Bürstenanordnung bei einer Gleichstrommaschine gegenüber dem Feld magneten verdrehbar sind.
Auf diese Weise ist eine saubere Einstellung des Schaltzeitpunktes, bezogen auf die Stellung des Läufers, möglich. Diese Aus führungsform ist besonders dann von Vorteil, wenn der Motor für höhere Leistungen bzw. für hohe Drehzahlen ausgelegt wird. Auch bei Verwendung dieser Anordnung als Generator bietet diese Art der Steuerung Vorteile.
Die Steuerung des Feldstromes der erfindungs gemässen Maschine kann aber auch durch Kontakt- einrichtungen bewirkt werden, welche unabhängig von der Läuferachse betätigt werden. Diese Art der Steuerung des Feldstromes gibt die Möglichkeit, den Motor synchron mit derjenigen 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 An- ordnungen ergibt sich aber auch die Möglichkeit, das Drehzahlverhältnis zwischen der die Kontakteinrich tung antreibenden Achse und dem Motor anders als 1 zu wählen, so dass sowohl über- als auch Unter setzungen möglich sind.
Es ist aber auch möglich, durch diese Betätigung der Kontakteinrichtung Fernzählwerke aufzubauen, bei welchen der Feldstrom nicht durch eine um laufende, periodisch arbeitende Kontakteinrichtung, sondern 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 all gemeinen Technik bei Lichtschranken, als Hubzähler für Maschinen oder dergleichen, zur Anwendung bringen.
Gegenüber den bekannten Anordnungen, die dem gleichen Zweck dienen, bei welchen Schalt klinken, malteserkreuzartige Anordnungen oder der gleichen Verwendung finden, ist durch die erfindungs gemässe Lösung ein Gerät gegeben, das in seinem Antriebsteil völlig ohne Verschleissteile arbeitet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Kontakteinrichtung als mechanisches oder elek trisches schwingfähiges Gebilde ausgebildet, wodurch die Konstanthaltung der Drehzahl der Maschine vor zugsweise in ihrer Anwendung als Motor ermöglicht wird. Gleichstrommaschinen mit konstanter Drehzahl werden in der Technik an vielen Stellen benötigt, wie beispielsweise als Antrieb für schreibende Mess geräte, Nachrichtengeräte usw. Eine besonders vor- teilhafte Anwendung der erfindungsgemässen Ma schine mit Drehzahlregelung liegt. auf dem Gebiet der Kreiselgeräte.
Der erfindungsgemässe Motor ist näm lich besonders geeignet zur Erzielung höchster Dreh zahlen, 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 elek tronischem Schalter, wie z. B. Transistor, frei von allen beweglichen Schaltorganen ist. Auch als Kraft maschine für hochtourig arbeitende Werkzeugma schinen und ähnliche Zwecke ist aus den vorstehenden Gründen die neue Maschine besonders geeignet.
In den Figuren -sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Gleichstrommaschine in ver- einfachter Darstellung veranschaulicht, und zwar zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Motor mit zweipoligem Stator und zweipoligem Rotor, Fig. 2 ebenfalls schematisch einen Motor mit vier- poligem 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 ferro- magnetischem 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 voneinan der isolierten dünnen Blechen, die aufeinanderge- schichtet werden, wie bei Wechselstrommotoren, her gestellt. Zwischen dem Rückschlussjoch 1 und den Pol schuhen 4 und 5 sind Dauermagnete 6 bzw. 7 aus hoch- koerzitivem Dauermagnetwerkstoff, wie beispielsweise anisotropes Barium-Ferrit, vorgesehen, deren Polarität durch die Buchstaben N und S angedeutet ist.
Die Polschuhe 4 bzw 5 weisen sichelartige Verlängerungen 8 bzw. 9 auf, durch die in bekannter Weise ein ein deutiger 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 magnetisiert, wie eben falls durch Buchstaben<I> N </I> und<I> S </I> 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 Öff nen 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 ferro- magnetischem 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 ange deutet ist, gebildet.
Die Polschuhe 23 tragen je eine Wicklung 25, die aus einer nicht dargestellten Gleich strom-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 120 versetzten Nocken angebracht. Diese Nocken scheibe betätigt vier ebenfalls nicht dargestellte, um 90 gegeneinander versetzte Schalter, die die vier Spulen 25 in bestimmter Reihenfolge an die Gleich strom-Batterie schalten.
Die Reihenfolge, in der die vier zur Unterscheidung mit den Buchstaben<I>a</I> bis<I>d</I> gekennzeichneten Spulen geschaltet werden, ist aus Fig. 3 ersichtlich. Dabei entspricht die Stellung Null dem ausgeschalteten Zustand. Wird der Motor einge schaltet, so werden nach jeweils<B>30 </B> Drehung zwei der Feldspulen<I>a</I> bis<I>d zu-</I> bzw. abgeschaltet. Im. ein geschalteten 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. S gekennzeichnet. Die nach einer Drehung um je weils 30 erreichten Stellungen sind mit 1 bis 12 bezeichnet. Die vier Schalter mit der Nockenscheibe wurden, um die Darstellung nicht zu komplizieren, in Fig. 2 nicht eingezeichnet, da eine derartige Anord nung 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 Einleitung bereits er wähnt ist.
Während bei dem Magnetmotor nach Fig. 1 die Drehrichtung durch den mechanischen Aufbau festgelegt ist, kann sie bei dem Motor nach Fig. 2 durch die Schaltfolge der vier Spulen 25 verändert werden.