CH627591A5 - Gleichstrommotor. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstrommotor mit Pole in radialer Richtung am Ständer angeordnet und magne-einem Ständer (27) mit einer Anzahl von Hauptpolen (9,11), die tisch vom Ständer isoliert sind, um magnetische Kreise zwi-in radialer Richtung abstehend mit einer vorbestimmten Tei- 55 sehen benachbarten schmalen Polen und dem Läufer zu bilden, lung am Ständer angeordnet sind und die Polaritäten benach- Es ist zweckmässig, wenn jeder Wendepol einen Hauptpol barter Hauptpole sich voneinander unterscheiden, mit einem und zwei Hilfspole aufweist, wobei die Polaritäten der HilfsLäufer (3) mit einer Läuferwicklung (5), welcher Läufer (3), pole sich von den Polaritäten der Hauptpole unterscheiden und wenn er Strom aufnimmt, mittels dem magnetischen Fluss, der die Polarität jedes Hauptpoles des Wendepoles unterschiedlich durch die Hauptpole (9,11) erzeugt wird, in einer vorbestimm- 60 zur Polarität des in Bezug auf die Drehrichtung des Läufers vor ten Richtung, in der die Hauptpole (9,11 ) angeordnet sind, dem Wendepol angeordneten Hauptpoles ist, dass einer der gedreht wird, und mit Wendepolen (29,31), die jeweils zwi- Hilfspole in Bezug auf die Drehrichtung des Läufers in einer sehen zwei benachbarten Hauptpolen (9,11 ) angeordnet sind vorderen Stellung an der Innenseite des Ständers und der und den innerhalb einer Kommutierungszone liegenden andere Hilfspol in Bezug auf die Drehrichtung des Läufers in Läuferwicklungen (5a, 5b) gegenüberliegen. 65 einer hinteren Stellung an der Innenseite des Ständers angeord-

Es ist ein Gleichstrommotor bekannt, bei dem eine net ist und dass der Haupt- und die Hilfspole der Wendepole

Gegen-EMK in den Läuferwicklungen erzeugt wird, die inner- vom Ständer magnetisch isoliert sind, um zwei unterschiedliche halb einer Kommutierungszone liegen, wenn sich ein Läufer in magnetische Kreise zwischen jeweils einem der Hilfspole und

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dem Hauptpol des Wendepoles und dem Läufer zu bilden.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1, einen Querschnitt eines bekannten Gleichstrommoo- 5 tors,

Fig. 2, einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Gleichstrommotors und

Fig. 3 ein Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2

Ein Läufer 7 eines bekannten Gleichstrommotors weist ,0 eine in Lagern (nicht dargestellt) gelagerte drehbare Welle 1, einen an der Welle befestigten Kern 3 und um den Kern gewik-kelte Wicklungen 5 auf. Ein Ständer 13 weist ein kreisförmiges Ständerjoch 27 und zwei Hauptmagnetpole 9 und 11 auf, die mit gleichem Abstand vom Innenumfang des Jochs und beab- , 5 standet gegenüber dem Läufer angeordnet sind. Die Hauptmagnetpole 9 und 11 sind mit Feldwicklungen 15 bzw. 17 umwik-kelt, so dass deren Polaritäten unterschiedlich ausgewählt werden können. Die Feldwicklungen 15 und 17 werden mit elektrischem Strom gespeist. Dadurch dreht sich der Läuferkern 3 im 20 Gegenuhrzeigersinn, wie durch den Pfeil a dargestellt ist.

Einige der Kernwicklungen 5a und 5b, die zwischen den Hauptpolen 9 und 11 angeordnet sind, liegen in einer Kommutierungszone.

Zwischen den Hauptpolen 9 und 11 sind Wendepole 19 und 25 20 angeordnet, welche mit Wendepolwicklungen 23 und 25 versehen sind, um die in den Wicklungen 5a und 5b induzierte Gegen-EMK zu kompensieren und ein bestimmtes Magnetfeld zu erzeugen, welches mit den Wicklungen 5a und 5b, die in der Kommutierungszone angeordnet sind, verkettet werden kann. 30 Die Polaritäten der Wendepole 19 und 21 sind unterschiedlich zu jenen der Hauptpole 9 und 11, welche in Bezug auf die Drehrichtung des Kernes vor den Wendepolen 19 und 21 angeordnet sind. Wird die Flussrichtung des Kernstomes gewechselt, ist es gleichzeitig erforderlich die Richtung des Stromflusses in 35 den Wendepolwicklungen 23 und 25 zu wechseln. Das durch die Wendepolwicklungen 19 und 21 erzeugte Magnetfeld verkettet sich mit den Läufer Wicklungen 5a und 5b in der Kommutierungszone und erzeugt eine EMK, welche die in den Läuferwicklungen 5a und 5b induzierte Gegen-EMK aufheben kann. 40

Beim bekannten Gleichstrommotor nach Fig. 1 verlaufen die durch die Ankerrückwirkung verursachten Magnetflüsse Oi und <I>2 des Magnetfeldes durch den Wendepol 19, den Läuferkern 3, den Wendepol 21 und das Ständerjoch 27 und erreichen wieder den Wendepol 19. Die Richtung der Magnet- 45 flüsse <t>i und O2 ist entgegengesetzt zu der des durch die Wendepole 19 und 21 erzeugten Magnetflusses. Deshalb müssen die Wendepole eine MMK, die die Magnetflüsse ®i und O2 aufheben kann, und eine Kompensations-EMK haben, welche die in den Läuferwicklungen 5 induzierte Gegen-EM K aufheben 50 kann. Der Querschnittsbereich der Wendepolwicklungen 5 ist somit erheblich vergrössert.

In den Fig. 2 und 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Gleichstromotors dargestellt, bei dem die gleichen Teile wie in der Fig. 1 die gleichen Bezugszahlen haben 55 und auf deren Beschreibung im folgenden Teil verzichtet wird. An der Innenseite des Ständerjoches 27 sind über Abstandsstücke 33 und 35 aus einem unmagnetischen Material, wie Aluminium, Wendepole 29 und 31 mittels Bolzen 37 (Fig. 3) befestigt. Der Wendepol 29 weist einen in der Mitte ausgebildeten 60 schmalen Hauptpol 29a, einen ersten Hilfspol 29b, der bezogen auf die Drehrichtung des Läufers 3 in einer Stellung vor dem Hauptpol 29a angeordnet ist, und einen zweiten Hilfspol 29c

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auf, der bezogen auf die Drehrichtung des Läufers 3 in einer Stellung hinter dem Hauptpol 29a angeordnet ist. Der Hauptpol 29a und die beiden Hilfspole sind so angeordnet, dass zwischen diesen und dem Läuferkern 3 ein Luftspalt vorhanden ist. Der Hauptpol 29a ist mit einer Wendewicklung 39 umwickelt. Dadurch wird, wenn sich der Läuferkern 3 in der durch den Pfeil a angegebenen Richtung dreht, der Hauptpol 29a eine magnetische Polarität S annehmen, die zu der des Hauptpoles 9, der bezogen auf die Drehrichtung des Läufers 3 vor dem Hauptpol 29a angeordnet ist, entgegengesetzt ist und die beiden Hilfspole werden eine Polarität N annehmen, die zum Hauptpol 29a entgegengesetzt ist. Der Wendepol 31 weist ebenfalls einen schmalen Hauptpol 31a und einen ersten und zweiten Hilfspol 31b bzw. 31 c auf. Der Hauptpol 31a ist auch mit einer Wendewicklung 41 umwickelt, so dass der Hauptpol 31a, wenn der Läuferkern 3 sich in der durch den Pfeil a angegebenen Richtung dreht, eine magnetische Polarität N und die Hilfspole 31b bzw. 31c eine Polarität S annehmen werden. Die MMK der Wendepole 29 und 31 kann durch entsprechende Änderungen im Läuferstrom, die durch Änderungen des den Wicklungen 39 und 41 zugeführten Stromes erzeugt werden, verändert werden.

Gemäss der vorliegenden Erfindung kann das Magnetfeld, welches durch die Ankerrückwirkung verursacht wird und auf die Wendepole 29,31 einwirkt, aus den nachstehend beschriebenen Gründen verringert werden. Beim beschriebenen Gleichstrommotor wird der Magnetfluss Oi und O2, der im bekannten Gleichstrommotor nach Fig. 1 erzeugt wird, am Eindringen in das Ständerjoch 27 gehindert, und zwar wegen der vorhandenen Abstandsstücke 33 und 35 aus unmagnetischen Material. Dadurch ist der Magnetfluss Oi und O2 durch die Wendepole 29 und 31, den Läuferkern 3 und das Ständerjoch 27 nicht möglich. Andererseits kann nur ein Magnetfluss fi und f3 in einem magnetischen Kreis gebildet durch die schmalen Hauptpole 29a und 31a, den Läuferkern 3 und die ersten Hilfspole 29b und 31b entstehen. Der Magnetfluss f2 und f4 kann in einem magnetischen Kreis gebildet durch die zweiten Hilfspole 29c und 31c, den Läuferkern 3 und die schmalen Hauptpole 29a und 31c, entstehen. Dadurch müssen die Wendepole 29 und 31 nur eine magnetomotorische Kraft, welche die kleinen Kreise durchlaufenden Magnetflüsse fi, f2, f3, f4 und die bedeutend kleiner als die Magnetflüsse Oi und O2 sind aufheben kann und eine kompensierende magnetomotorische Kraft, welche die in den Läuferwicklungen induzierte EMK aufheben kann, aufweisen. Die Höhe der MMK der Wendepole 29 und 31 im Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Gleichstrommotors ist viel kleiner als der der Wendepole 19 und 21 im bekannten Gleichstrommotor. Daraus ergibt sich, dass der in den Fig. 2 und 3 dargestellte Gleichstrommotor mit Wendepolwicklungen 39 und 41 versehen werden kann, die einen sehr kleinen Querschnitt haben. Die Wendepole 29 und 31 können sehr kompakt sein und die durch den Motor erzeugte Wärme kann herabgesetzt werden. Die Betriebseigenschaften des Motors sind sehr gut.

Wie Fig. 3 zeigt, ist eine drehbare Welle 1 in Lagern 43 und 45 gelagert. Auf der Welle 1 sind ein Komutator 47 und ein Läuferkern 3 befestigt. An der Kommutator 47 sind Bürsten 49 mittels Federn 51 angedrückt.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Gleichstrommotors kann das Abstandsstück 33 aus unmagnetischem Material, welches dazu dient, die Wendepole magnetisch vom Anker 27 zu isolieren, durch einen Luftspalt ersetzt werden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

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   PATENTANSPRÜCHE einem Hauptmagnetfeld dreht. Wegen der Gegen-EMK in den

   1. Gleichstrommotor mit einem Ständer (27) mit einer Läuferwicklungen wird zwischen dem Kommentator und der Anzahl von Hauptpolen (9,11 ), die in radialer Richtung abste- Bürste und in einigen Fällen zwischen den zwei Bürsten ein hend mit einer vorbestimmten Teilung am Ständer angeordnet Funke erzeugt. Daher werden Wendepole zur Erzeugung eines sind und die Polaritäten benachbarter Hauptpole sich vonein- 5 Kompensationsfeldes im Gleichstrommotor angeordnet, so ander unterscheiden, mit einem Läufer (3) mit einer Läufer- dass das Kompensationsfeld mit den Läuferwicklungen verket-wicklung (5), welcher Läufer (3), wenn er Strom aufnimmt, mit- tet, so dass die vorstehend genannte Gegen-EMK aufgehoben tels dem magnetischen Fluss, der durch die Hauptpole (9,11), wird, wodurch die Erzeugung des Funkens vermieden werden erzeugt wird, in einer vorbestimmten Richtung, in der die kann. Bei einem solchen Gleichstrommotor ist es notwendig, Hauptpole (9,11) angeordnet sind, gedreht wird, und mit Wen- io die magnetischen Eigenschaften der Wendepole so auszulegen, depolen (29,31), die jeweils zwischen zwei benachbarten dass das Kompensationsfeld, das durch die Wendepole erzeugt Hauptpolen (9,11) angeordnet sind und den innerhalb einer wird und mit den Läuferwicklungen innerhalb einer Kommutie-Kommutierungszone liegenden Läuferwicklungen (5a, 5b) rungszone verkettet ist, eine EMK erzeugen kann, die gleich gegenüber liegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wende- der Gegen-EMK ist, die in den Läuferwicklungen erzeugt wird, pole (29,31 ) am Ständer (27) befestigt und magnetisch vom 15 Werden die magnetischen Eigenschaften der Wendepole in der Ständer (27) isoliert sind. vorgenannten Weise ausgelegt, so ist ausserdem zu beachten,
2. 2. Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn- dass die Wendepole von einem Magnetfluss, der nicht nur zeichnet, dass jeder Wendepol mindestens zwei schmale Pole durch ein durch die Wendepole selbst bewirktes Magnetfeld (29a, 29b, 29c) aufweist, wobei die Polarität von zwei benach- erzeugt wird, sondern auch von einem Magentfluss durchflos-barten schmalen Polen unterschiedlich ist, und dass die schma- 20 sen wird, der durch ein Magnetfeld (ein durch die Ankerrück-len Pole (29a, 29b, 29c) in radialer Richtung am Ständer (27) Wirkung bewirktes Magnetfeld) erzeugt wird, welches durch angeordnet und magnetisch vom Ständer (27) isoliert sind, um den Läuferstrom induziert wird und dessen Richtung entgegenmagnetische Kreise zwischen zwei benachbarten schmalen gesetzt zu dem durch die Wendepole selbst erzeugten Magnet-Polen (29a, 29b, 29c) und dem Läufer (3) zu bilden. feld ist. Daraus ergibt sich, dass die elektromotorische Kraft
3. 3. Gleichstrommotor nach Anspruch 2, dadurch gekenn- 25 der Wendepole verringert wird.

   zeichnet, dass der Ständer (27) hohlzylindrisch ausgebildet ist Unter Berücksichtigung des vorstehend gesagten kann und dass die schmalen Pole (29a, 29b, 29c) innerhalb des Stän- geschlossen werden, dass, um Vorteile der Wendepole voll aus-

   ders angeordnet sind. zunützen, die magnetomotorische Kraft der Wendepole auf
4. 4. Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn- einen Wert ausgelegt werden muss, der gleich der Summe aus zeichnet, dass jeder Wendepol (29,31 ) einen Hauptpol (29a, 30 der magnetmotorischen Gegenkraft, welche die elektromotori-31a) und zwei Hilfspole (29b, 29c; 31 b, 31 c) aufweist, wobei die sehe Gegenkraft, die gleich ist wie die in der Läuferwicklung Polaritäten der Hilfspole sich von den Polaritäten der Haupt- erzeugte elektromotorische Kraft, erzeugen kann, und der pole (29a, 31a) unterscheiden und die Polarität jedes Hauptpo- magnetmotorischen Kraft ist, welche das durch die Läuferreak-les (29a, 31a) des Wendepoles (29,31) unterschiedlich zur Pola- tion bewirkte Magnetfeld aufhebt. Ein herkömmlicher Motor, rität des in Bezug auf die Drehrichtung des Läufers (3) vor dem 35 welcher die vorstehend genannten Anforderungen erfüllen Wendepol (29,31) angeordneten Hauptpoles (9,11) ist, dass kann, benötigt hierfür grosse Wendepole mit einem grossen einer der Hilfspole (29b oder 31b) in Bezug auf die Drehrich- Querschnitt. Demzufolge entwickelt der Motor eine grosse tung des Läufers (3) in einer vorderen Stellung an der Innen- Wärme und verschiedene Betriebseigenschaften des Motors seite des Ständers (27) und der andere Hilfspol (29c oder 31 c) in werden vermindert.

   Bezug auf die Drehrichtung des Läufers (3) in einer hinteren 40 Ziel der Erfindung ist es, einen Gleichstrommotor der ein-

   Stellung an der Innenseite des Ständers (27) angeordnet ist, und gangs genannten Art zu schaffen, bei dem die durch die Wende-

   dass der Haupt- und die Hilfspole (29a, 29b, 29c; 31a, 31b, 31c) pole aufzubringende magnetmotorische Kraft verringert wer-

   der Wendepole (29,31 ) vom Ständer (27) magnetisch isoliert den kann, wodurch die Wendepole kompakter sein können,.die sind, um zwei unterschiedliche magnetische Kreise zwischen durch den Motor erzeugte Wärme niedriger gehalten werden jeweils einem der Hilfspole (29b, 29c; 31 b, 31 c) und dem Haupt- 45 kann und bessere Betriebseigenschaften erhalten werden kön-

   pol (29a, 31 a) des Wendepoles (29,31 ) und dem Läufer (3) zu bil- nen.

   den. Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Wendepole am Ständer befestigt und magnetisch vom Ständer isoliert sind.

   50 Es ist von Vorteil, wenn jeder Wendepol mindestens zwei schmale Pole aufweist, wobei die Polariät von zwei benachbarten schmalen Polen unterschiedlich ist, und dass die schmalen