Elektromotor Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit mindestens einem Stator und Rotor, die axial neben einander angeordnet sind und ermöglicht, dass sich der Motor durch hohen Wirkungsgrad und einfache und billige Bauart auszeichnet.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass sein Statorteil auf gebaut ist aus mindestens einem Trägerkörper aus Isoliermaterial mit einem rohrartigen Hauptteil und mindestens einem scheibenförmigen Flansch, dessen Durchmesser grösser ist als jener des Pohrades und der n im Abstand von 360n angeordnete Fixierungsele- mente für die Polbleche oder Polblechpakete auf weist, und aus n mit ihren Enden das Polrad um greifenden,
auf dem Trägerkörper aufsitzenden Pol blechen oder Polblechpaketen mit über deren Haupt teil gewickelten Statorwicklungen.
Die Verwendung von Tragscheiben, die gleich zeitig der Distanzierung der Polbleche dienen, ist an sich bekannt, jedoch nicht im Zusammenhang mit den 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.
Der erfindungsgemäss ausgebildete Motor kann weitgehend durch einfaches Zusammenstecken eini- ger weniger Einzelteile zusammengebaut werden, wo bei diese Einzelteile sich bei dem einzelnen Motor vielfach wiederholen.
In den Zeichnungen sind verschiedene beispiels weise Ausführungsformen von erfindungsgemäss aus gebildeten Elektromotoren schematisch dargestellt.
Fig. 1 bis 7 zeigen eine erste Ausführungsform, wobei Fig. 1 ein Mittelschnitt durch den zusammen- gebauten Motor ist, aber die seitlichen Deckel und die zylindrische Hülse weggelassen sind.
Fig. 2 und 3 zeigen in der Ansicht bzw. Seiten ansicht den Statorkörper.
Fig. 4 und 5 stellen in der Ansicht und Seiten ansicht ein Polblechpaket dar, und Fig. 6 und 7 zeigen einen Spulenkörper in der An licht bzw. Seitenansicht.
Fig. 8 bis 16 stellen eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäss ausgebildeten Elektromotors dar, und zwar zeigen Fig.8 und: 9 den gesamten Motor im Mittel schnitt bzw. .in der Seitenansicht (wobei die seitlich den Motor abschliessende Deckelscheibe 9 weggelas sen ist).
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. Fig. 14 und 15 stellen in der Ansicht bzw. Sei tenansicht einen Polschuh dar, und Fig. 16 ist eine Ansicht eines seitlichen Deckels. Fig. 17 und 18 zeigen in der Ansicht zwei weitere abgeänderte Ausführungsformen eines Statorkörpers für einen erfindungsgemäss ausgebildeten Elektromo tor.
Bei dem in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Aus führungsbeispiel eines erfindungsgemäss ausgebildeten Motors enthält der Rotor zwei Polräder 1 und 1" und eine zwischen diesen beiden angeordnete Stator- wicklung 7.
Zur Halterung der Statorwicklung und der Polbleche des Stators dient ein Trägerkörper<B>17,</B> der mit seinem rohrförmigen Mittelteil 18 über die Achse 14 geschoben ist. An seinen beiden Enden weist dieser Körper 17 je einen Flansch 19 mit sechs radialen Einschnitten 20 auf. Diese Einschnitte 20 nehmen die Abkröpfungen der Polblechpakete 21 auf.
Jedes dieser Polblechpakete ist in seinem Mittelteil 22 von einer Spule umgeben und an seinen beiden Enden bei 23 auswärts gekröpft. Der über den Mittelteil 22 jedes Polblechpaketes geschobene Spu- lenkörper 24 ist bei 25 mit einem seitlichen Schlitz versehen, der etwas schmäler ist als die radiale Aus dehnung des Mittelteils 22.
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 Sehlitze 25 auseinanderfedem und nach vollständigem Durchtritt des Polblechpaketes wieder in ihre ur sprüngliche Lage zurückgehen.
Sodann werden die Statorwicklungen 7 über diese Spulenkörper 24 ge wickelt.
Die Einzelteile können durch nicht dargestellte, übergeschobene hülsenförmige Halbschalen mit seit lichen Deckeln oder auch durch eine nach Zusam menstecken d'er Motorteile seitlich übergeschobene zylindrische Hülse aus einem Stück, die seitlich ebenfalls mit zwei Deckeln abgeschlossen wird, zu- ,sammengehalten werden.
Die Kraftlinien des Magnetfeldes treten radial aus den Umfängen der Polräder aus, und der magnetische Fluss wird durch die Polbleche geschlossen.
Selbstverständlich ist es möglich, anstelle von, bloss zwei Polrädern deren mehrere anzuordnen, wo bei dann die Polblechpakete entsprechend oft abge- kröpft sein müssen. Die Verwendung von lamellier- ten Polblechen ist nicht in allen Fällen unbedingt er forderlich.
Die Ausführungsform nach den Fig.8 bis 16 unterscheidet sich von jener nach den Fig. 1 bis 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 er sten Ausführungsform dadurch entstanden denken, dass dort eines der beiden Polräder weggelassen und' auf der entgegengesetzten Stirnseite des verbleiben den Polrades 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 zweiten Ausführungsform sitzt auf der Achse 4 nur ein einziges Polrad 1, und zwar 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 2 wird auf jedes der beiden Achsenenden je ein Trägerkörper 17 aufge schoben, der hier allerdings nur einen einzigen; Flansch 19, und zwar an seinem- dem Polrad 1 zu gewendeten 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 Rohrpro fil können kreisförmig oder in Gestalt eines Vielecks ausgeschaltet 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 vor wiegenden Fall ist n = 6.
Der Flansch 14 enthält wieder n = 6 radiale Einschnitte 20, die im Abstand von jeweils 360n = 60 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 radialen Ein schnitten 20 ist auf der dem rohrförmigen Teil 18 abgewendeten Stirnseite des Flansches 19 eine rin- nenförmige Ausnehmung 27 vorgesehen, die gleich breit und in radialer Richtung etwa gleich lang ist wie die Ausnehmungen 29.
An jede dieser Ausneh@ mangen 27 schliesst ein durch die ganze Breite des Flansches 19 hindurchgehender Schlitz 28 gleicher Breite an. An Stelle von aus Blechpaketen zusam mengesetzten Polblechen werden bei der vorliegenden Ausführungsform Polbleche 21 verwendet, die aus Weicheisenstäben geeignet gewählter Permeabilität mit rechteckigem Querschnitt bestehen.
Sie sind zwei mal abgekröpft, so dass sie mit ihrem von der Achse weiter entfernten Ende das Polrad 1 käfigartig um greifen, während sie in ihrem anderen Teil die Statorwicklungen tragen. Die Statorwicklungen 7 sind wieder auf Spulenkörpem 24 mit seitlichen Flanschen 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 erforder lich, 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 Einker- bung 20 liegend, mit ihrem abgekröpften Ende,
wäh rend sie mit ihrem abgewinkelten Mittelstück in der rinnenförmigen Ausnehmung 27 über dem Schlitz 28 liegen. Die beiden Trägerkörper 17 werden also nach Einstecken der Polbleche 21 in ihrem gegen seitigen Abstand fixiert. Die abgekröpften Enden der Polbleche umfassen dabei käfigartig das Polrad 1. Dabei sind die Polbleche 21 auf der einen Seite d'es Polrades 1 gegenüber jener auf der anderen 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 passt noch der eine Schenkel des Poljoches 30, das aus Weicheisen besteht. Mit seinem anderen Schenkel wird es in die Öffnung des Spulenkörpers eines Gegenpoles ge schoben.
Die Spulenkörper 24 sitzen nun auf dem Träger körper 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 fi xiert und bilden mit den Spulen ein einheitliches Ganzes. Die Öffnung in jedem Spulenkörper muss dabei so bemessen sein, dass der freitragende Teil des Polbleches 21 und der dazugehörige Schenkel des Poljoches 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 aus gebildet sein muss, sondern ein einziges Stück bilden kann. Auf die Enden der Hülse 8 können wieder seitliche Deckel 9 aufgeschoben werden. Diese Dek- kel können mit der Hülse 8 in jeder geeigneten Weise, etwa durch Umbördelnder Hülse verbunden werden.
Die Ausführungsform nach Fig.17 unterscheidet sich von jener nach den Fig. 8 bis 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 ge schnitten werden, und zwar 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 Zu sammenhalten der beiden Halbschalen kann durch Ringe oder Bänder bewirkt werden, besonders zweck mässig ist aber die Verwendung von Seitendeckeln, die wieder Ringnuten aufweisen, in die Ränder der Hülse eingreifen.
Man kann auch noch weitergehen, indem man bei der Herstellung dieses Formkörpers durch Pressen, Spritzen usw. gleich die Polbleche 21, je nach der Herstellungsart des Formkörpers durch Umpressen, Umspritzen oder sonstwie mit befestigen kann.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines solchen Formkörpers zeigt Fig. 18, und zwar ist bei diesem auch die Hülse 8 mit angespritzt. Die beiden Schalen des Formkörpers werden durch Seitendeckel 9 zu sammengehalten, deren jeder eine Ringnut 10 auf weist, in die das zugehörige Ende der Hülse 8 ein- greift.
Erfindungsgemäss ausgebildete Maschinen kön nen natürlich auch in an sich bekannter Weise als Motorumformer gebaut werden. Dabei wird die eine Seite der Spulen als Motor gewickelt, die gegenüber- liegende Seite als Generator. So gewickelte Maschinen. liefern auch sehr sauber um 90 phasenversetzte Spannungen und Ströme, die je nach Art des Phasen- winkels auf der Generatorseite der Primärphase ge genüber definierte Verhältnisse aufweisen.
Der erfindungsgemäss ausgebildete Motor ist ausserordentlich einfach herzustellen, seine einfachen und wenigen Einzelteile können in-Massenfertigung hergestellt werden. Der Motor arbeitet sehr wirt- schaftlich, denn er vermeidet die Ummagnetisierungs- verluste, d ie in den Eisenkernen der Statorwicklungen auftreten.
Ausserdem wird durch den Wegfall der Remanenzerscheinungen (gegenseitige Krafteinwir- kungen zwischen Stator und Rotor) ein ruhiger, gleichmässiger Lauf erzielt. Der durch die erfindungs gemässe 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 herbei zuführen.
Ein weiterer Vorteil für Synchronmotoren er gibt sich hinsichtlich des Anlaufens. Erfindungsge mäss ausgeführte Motoren, insbesondere solche mit mehreren Polrädern, können in einfacher Weise, so ausgeführt werden, dass Anlaufschwierigkeiten ent- fallen. Dazu braucht man bloss ein Polrad um eine Kleinigkeit aus seiner Flucht mit den anderen Pol rädern herauszudrehen.
Beim Anlaufen des Motors tritt dann infolge der Feldunsymmetrie zwangläufig ein Drehmoment auf.