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PATENTANSPRÜCHE
1. Elektromotor mit einem Stator und mindestens zwei Rotoren, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator als Basisplatte (10) eines mehrwelligen Antriebsmittels (1) ausgebildet ist.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Antriebsmittel alle Antriebe (14,15,16), Antriebshilfs mittel (140, 150) und die mechanisch bewegten Teile (18, 19) eines Tonbandgerätes angeordnet sind.
3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eisenquerschnitte für die Magnetflüsse M in der Basisplatte (10) für jeden Rotor der Antriebe (14,15,16) optimierbar sind.
4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Permanentmagnete PM als Hubmagnete (172)50 angeordnet sind, dass ihre Magnetflüsse in der Basisplatte an den engsten Stellen zwischen benachbarten Antrieben (15, 16) undloder dem Hubmagneten (172) gegenläufig sind.
5. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduzierung der Eisenquerschnitte in der Basisplatte (10) die Erregung der Wicklungen der Einzelrotoren zeitlich versetzt erfolgt.
6. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (10) aus Einzelblechen (1000) geschichtet ist.
7. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Basisplatte (10) Ausnehmungen für Permanentmagnete PM vorgesehen sind.
8. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine einstückige Brücke (12) zur Aufnahme der Rotorlager vorgesehen ist.
9. Motor nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (10) zur Aufnahme von drei Rotoren vorgesehen ist.
10. Motor nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (10) zur Aufnahme von vier Rotoren vorgesehen ist.
11. Motor nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Basisplatte (10) eine Ausnehmung (170) für die Spule eines Hubmagneten (172) vorgesehen ist.
12. Verwendung eines Elektromotors nach Anspruch 1 in einem Tonbandgerät, dadurch gekennzeichnet, dass das Tonbandgerät als Kassettengerät ausgebildet ist.
Die Erfindung befasst sich mit einem Elektromotor mit einem Stator und mindestens zwei Rotoren.
Elektromotoren der bekannten Art weisen einen sehr grossen Luftspalt auf, sodass der Wirkungsgrad relativ gering ist und der Stator benötigt, wie die Statoren der herkömmlichen Motoren, besondere Mittel zur Ankopplung der Antriebe an die damit angetriebenen Verbraucher, sowie besondere Vorrichtungen zur Montage innerhalb der angetriebenen Maschine. Das führt, insbesondere bei Massenprodukten, zu relativ hohen Aufwendungen für die Montage und für Montagehilfsmittel (DE-A 2740 117).
Zur Verringerung von Material- und Montageaufwand ist deshalb nach der Erfindung der Stator als Basisplatte eines mehrwelligen Antriebes ausgebildet.
Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass nunmehr alle Hilfsvorrichtungen zur Montage auf der Basisplatte angeordnet werden können, dass die Basisplatte als Strukturelement der angetriebenen Maschine verwendbar ist und dass aufgrund der Verwindungssteifheit sehr genaue Masse eingehalten werden können. Diese Verwindungssteifheit entsteht ohne weiteres dadurch, dass die Basisplatte aus magnetischen Gründen stabil sein muss, also aus nicht zu dünnen Eisenquerschnitten besteht.
Solche Anordnungen sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn auf dem Antriebsmittel alle Antriebe, Antriebshilfsmittel und die mechanisch bewegten Teile eines Tonbandgerätes angeordnet sind. Dadurch entsteht ein Modul, der sich durch hohe mechanische Stabilität auszeichnet, hinsichtlich der Bandführung sehr genau eingestellt werden kann und diese Einstellung auch hält. Weiterhin ist im Bedarfsfalle der gesamte Modul leicht auszuwechseln, wobei der neue Modul bereits vorjustiert sein kann.
Insbesondere bei Kassettengeräten ist ein solcher Modul wünschenswert, weil hier aus Kostengründen meist eine sehr stabile Bandführung nicht gebaut werden kann.
Die Anordnung hat aber nicht nur mechanische Vorteile.
Insbesondere wenn die Basisplatte für jeden Rotor magnetisch optimiert ist, lässt sich der Eisenquerschnitt verringern. So können beispielsweise die Magneteinflüsse zweier Rotoren gegenläufig geführt werden, indem man die Permanentmagnete oder die entsprechenden Spulen derart einsetzt, dass sich die Flüsse gerade aufheben. An diesen Stellen kann der Eisenquerschnitt verringert sein.
Es ist aber auch möglich, bei Wechselfedern die Frequenzen oder die Phasen gerade so zu legen, dass es in einzelnen Eisenwegen zur Ummagnetisierung nicht kommt, sodass dadurch die Verluste verringert werden.
Die Erstellung einer erfindungsgemässen Basisplatte ist dadurch erleichtert, dass sie aus Blechen besteht. Dadurch kann das Bauteil mit den üblichen Stanzwerkzeugen hergestellt werden. Das ist ohnehin dann der Fall, wenn Wechselspannungen zur Anwendung kommen, ist aber auch vorteilhaft bei Gleichstromantrieben. In solche Bleche lassen sich auch leicht die Ausnehmungen für Permanentmagnete vorsehen. Dadurch können formschlüssige Verbindungen verwendet werden, bei denen nur geringe Klebkräfte erforderlich sind und keine Luftspalte entstehen.
Ebenso wie die Basisplatte ist vorteilhaft die Brücke zur Aufnahme der Rotorlager einstückig. In diese Brücke können weitere Hilfsmittel für den Antrieb oder die Montage, wie etwa Führungen oder Haltestifte eingesetzt sein. Das ist deshalb besonders vorteilhaft, weil diese Hilfsmittel beim Guss der Brücke ohne weiteres mit festgelegt werden können. Die gesamte Brücke erhöht noch die Steifigkeit der Basisplatte. Die Brücken können je nach den verwendeten Motortypen einseitig oder beidseitig der Basisplatte angebracht sein.
Bei Kassettenantrieben werden ein Kapstan und zwei Wikkelantriebe verwendet. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn die Basisplatte zur Aufnahme von drei Rotoren vorgesehen ist.
Für den Fall, dass für sehr hohen Gleichlauf Sorge zu tragen ist, kann die Basisplatte zur Aufnahme von vier Rotoren vorgesehen sein. Dann lässt sich nämlich durch Verwendung von zwei geregelten Kapstanmotoren sowohl der Gleichlauf als auch die Bandspannung sehr genau halten. Solche bidirektionale Doppelkapstane sind bei sehr hochwertigen Kassettengeräten verwendet.
In die Basisplatte kann weiterhin mit Vorteil die Aufnahme für die Spule eines Hubmagneten eingelassen sein. Ein solcher Betätigungsmagnet ist meist bei hochwertigen Tonband- und Kassettengeräten vorgesehen und erfordert somit keinen eigenen Stator mehr.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Zeich- nung hervor, anhand derer die Erfindung erläutert wird. Es zeigen:
Fig. 1: schematisch einen vollständigen Antriebsmodul,
Fig. 2: die Basisplatte in Draufsicht.
In Fig. list 10 eine Basisplatte, aus Blechen zusammengesetzt, die einen Schnitt haben, wie ihn Fig. 2 zeigt. Die Basisplatte 10 wird durch Verbindungsmittel 111 zusammengehalten, die Einzelbleche 1000 sowie Lagerbrücken 11 und 12 zu
einer Einheit zusammenhalten. Dadurch entsteht eine mechanisch sehr stabile Basisplatte, die, wie das beschriebene Beispiel zeigt, beispielsweise als Antriebsmodul 1 für ein Tonbandkassettengerät verwendbar ist. Dazu sind Antriebe 14, 15 und 16 vorgesehen, die zusammen mit der Basisplatte 10, in die Permanentmagnete eingefügt sind, drei Motoren bilden. Die unteren Lager der Antriebe 14, 15, 16 sind in der unteren Lagerbrücke 12 angeordnet. Sind die Lager axial hinreichend ausgedehnt, werden keine oberen Lager mehr benötigt. Obere Lager können jedoch auch in der oberen Lagerbrücke 11 eingesetzt sein, wenn dies erforderlich ist. Auf den Antrieben 14, 15 sind Wickeldorne 140, 150 aufgesetzt, die in die Kupplungslöcher der Tonbandkassette eingreifen. Die Welle des Antriebs 16 dient als Kapstanwelle für das Tonband.
Ein in der Basisplatte 10 eingefügter Hubmagnet mit einem Anker 17 betätigt den auf einem Hebel 18 angeordneten Sprechkopf 19 und bringt diesen zum oder ausser Eingriff mit dem Tonband der auf den Dornen 140, 150 aufgesteckten, hier nicht gezeichneten Tonbandkassette. Der gesamte Antriebsmodul ist ein ausserordentlich verwindungssteifes Bauteil, das ohne weiteres in ein sehr viel leichter gebautes Chassis eingesetzt werden kann, ohne dass sich die Justierungen, die Abstände oder die Bandführung verändern kann.
In der Draufsicht der Basisplatte 10 der Fig. 2 sind Ausnehmungen 141, 151, 161 und 160 angeordnet, in denen die Antriebe 14, 15, 16 und ein weiterer Rotor eingebracht werden können. Weiterhin ist eine Ausnehmung 170 vorgesehen, die einen Hubmagneten 172 aufnehmen kann, der einen Anker 17 aufweist. In die Ausnehmungen 141, 151, 161, 160 werden Permanentmagnete PM eingesetzt, die das Statorfeld für die Antriebe 14, 15, 16 usw. erzeugen. Es können jedoch auch Wechselfeldspulen eingesetzt werden, wenn Wechselstrommotoren verwendet werden sollen.
Fig. 2 zeigt einen solchen Schnitt der Basisplatte, der vier Motore aufnehmen kann. Ein Schnitt dieser Art ist insofern vorteilhaft, weil er symmetrisch ist und deshalb Verwechslungen nicht vorkommen können. Wenn jedoch Gewicht gespart werden soll, kann bei Einsatz von nur drei Rotoren eine Basisplatte mit drei Ausnehmungen verwendet werden. Basisplatten für vier Motoren können bei Kassettentonbandgeräten dazu verwendet werden, dass zwei geregelte Kapstanantriebe vorgesehen sind, mit denen durch aufeinanderabgestimmte Regelungen beispielsweise der Bandzug sehr genau konstant gehalten werden kann.
Die Pfeile M deuten die Magnetflussrichtungen an, die, wie die Fig. 2 zeigt, gegenläufig geführt werden können. Dadurch können sehr dünne Eisenquerschnitte ohne Sättigungsverluste verwendet werden.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass beispielsweise bei Kassettentonbandgeräten nicht gleichzeitig der Hubmagnet 172 und die beiden Antriebe 14, 15 mit Vollast betrieben werden und dass dann, wenn der Hubmagnet betrieben wird, nur der Antrieb 16 unter Vollast läuft. Bei Anordnungen, die mit Wechselstrom betrieben werden, kann der Magnetfluss jedes Motors so geführt werden, dass er sich mit anderen addiert, jedoch durch Phasenverschiebung um 1800 dafür gesorgt werden, dass keine Ummagnetisierung auftritt. Auch dieser Betrieb führt zur Verringerung von Eisenverlusten und ist ein Vorteil, der durch den gemeinsamen Stator für mehrere Motore entsteht.
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PATENT CLAIMS
1. Electric motor with a stator and at least two rotors, characterized in that the stator is designed as a base plate (10) of a multi-shaft drive means (1).
2. Motor according to claim 1, characterized in that on the drive means all drives (14, 15, 16), drive aids (140, 150) and the mechanically moving parts (18, 19) of a tape recorder are arranged.
3. Motor according to claim 1, characterized in that the iron cross sections for the magnetic fluxes M in the base plate (10) can be optimized for each rotor of the drives (14, 15, 16).
4. Motor according to claim 3, characterized in that permanent magnets PM are arranged as lifting magnets (172) 50, that their magnetic fluxes in the base plate at the narrowest points between adjacent drives (15, 16) and / or the lifting magnet (172) are opposed.
5. Motor according to claim 3, characterized in that to reduce the iron cross-sections in the base plate (10), the excitation of the windings of the individual rotors takes place at different times.
6. Motor according to claim 1, characterized in that the base plate (10) is layered from individual sheets (1000).
7. Motor according to claim 1, characterized in that recesses for permanent magnets PM are provided in the base plate (10).
8. Motor according to claim 1, characterized in that at least one one-piece bridge (12) is provided for receiving the rotor bearings.
9. Motor according to one of claims 2 to 8, characterized in that the base plate (10) is provided for receiving three rotors.
10. Motor according to one of claims 2 to 10, characterized in that the base plate (10) is provided for receiving four rotors.
11. Motor according to one of claims 2 to 10, characterized in that in the base plate (10) a recess (170) for the coil of a solenoid (172) is provided.
12. Use of an electric motor according to claim 1 in a tape recorder, characterized in that the tape recorder is designed as a cassette device.
The invention relates to an electric motor with a stator and at least two rotors.
Electric motors of the known type have a very large air gap, so that the efficiency is relatively low and, like the stators of conventional motors, the stator requires special means for coupling the drives to the consumers driven thereby, as well as special devices for mounting within the driven machine . This leads, particularly in the case of mass products, to relatively high expenditure for assembly and for assembly aids (DE-A 2740 117).
To reduce material and assembly costs, the stator is therefore designed according to the invention as the base plate of a multi-shaft drive.
The advantage of this arrangement is that now all auxiliary devices for mounting on the base plate can be arranged, that the base plate can be used as a structural element of the driven machine and that due to the torsional rigidity, very precise dimensions can be maintained. This torsional stiffness arises without further ado because the base plate has to be stable for magnetic reasons, that is to say it does not consist of iron sections that are not too thin.
Such arrangements are particularly advantageous if all drives, drive aids and the mechanically moving parts of a tape recorder are arranged on the drive means. This creates a module that is characterized by high mechanical stability, can be adjusted very precisely with regard to the tape guide and also holds this setting. Furthermore, the entire module can be easily replaced if necessary, although the new module can already be pre-adjusted.
Such a module is particularly desirable in the case of cassette devices, because a very stable tape guide cannot usually be built here for cost reasons.
The arrangement has not only mechanical advantages.
The iron cross-section can be reduced, in particular if the base plate is magnetically optimized for each rotor. For example, the magnetic influences of two rotors can be guided in opposite directions by using the permanent magnets or the corresponding coils in such a way that the fluxes cancel each other out. The iron cross section can be reduced at these points.
However, it is also possible to set the frequencies or the phases in the case of alternating springs in such a way that magnetization does not occur in individual iron paths, so that the losses are reduced.
The creation of a base plate according to the invention is facilitated in that it consists of metal sheets. As a result, the component can be manufactured with the usual punching tools. This is the case anyway when AC voltages are used, but it is also advantageous for DC drives. The recesses for permanent magnets can also easily be provided in such metal sheets. As a result, positive connections can be used, in which only low adhesive forces are required and no air gaps are created.
Like the base plate, the bridge for receiving the rotor bearings is advantageously in one piece. Additional aids for the drive or assembly, such as guides or retaining pins, can be inserted into this bridge. This is particularly advantageous because these tools can be easily determined when casting the bridge. The entire bridge increases the rigidity of the base plate. Depending on the type of motor used, the bridges can be attached on one or both sides of the base plate.
A capstan and two winding drives are used for cassette drives. It is therefore advantageous if the base plate is provided for receiving three rotors.
In the event that very high synchronism has to be ensured, the base plate can be provided for receiving four rotors. Then, by using two regulated capstan motors, both synchronism and belt tension can be kept very precisely. Such bidirectional double capes are used in very high quality cassette devices.
The receptacle for the coil of a solenoid can also advantageously be embedded in the base plate. Such an actuating magnet is usually provided in high-quality tape and cassette devices and therefore no longer requires its own stator.
Further details of the invention emerge from the drawing, on the basis of which the invention is explained. Show it:
1: schematically a complete drive module,
Fig. 2: the base plate in plan view.
In FIG. 10, a base plate is composed of sheets that have a cut as shown in FIG. 2. The base plate 10 is held together by connecting means 111, the individual sheets 1000 and bearing bridges 11 and 12 are closed
hold together. This creates a mechanically very stable base plate which, as the example described shows, can be used, for example, as a drive module 1 for a cassette tape recorder. For this purpose, drives 14, 15 and 16 are provided, which together with the base plate 10, into which permanent magnets are inserted, form three motors. The lower bearings of the drives 14, 15, 16 are arranged in the lower bearing bridge 12. If the bearings are axially sufficiently extended, upper bearings are no longer required. Upper bearings can, however, also be used in the upper bearing bracket 11 if this is necessary. On the drives 14, 15 winding mandrels 140, 150 are placed, which engage in the coupling holes of the tape cassette. The shaft of the drive 16 serves as a capstan for the tape.
A lifting magnet inserted into the base plate 10 with an armature 17 actuates the speech head 19 arranged on a lever 18 and brings it to or out of engagement with the tape of the tape cassette, not shown here, which is plugged onto the spikes 140, 150. The entire drive module is an extremely torsionally rigid component that can easily be inserted into a much lighter chassis without the adjustments, the spacing or the tape guide being able to change.
In the top view of the base plate 10 of FIG. 2, recesses 141, 151, 161 and 160 are arranged, in which the drives 14, 15, 16 and a further rotor can be introduced. Furthermore, a recess 170 is provided which can receive a lifting magnet 172 which has an armature 17. Permanent magnets PM which generate the stator field for the drives 14, 15, 16 etc. are inserted into the recesses 141, 151, 161, 160. However, alternating field coils can also be used if AC motors are to be used.
Fig. 2 shows such a section of the base plate, which can accommodate four motors. A cut of this kind is advantageous because it is symmetrical and therefore confusion cannot occur. However, if weight is to be saved, a base plate with three recesses can be used if only three rotors are used. Base plates for four motors can be used in cassette tape recorders to provide two controlled capstan drives with which, for example, coordinated controls can be used to keep the tape tension very precisely constant.
The arrows M indicate the directions of magnetic flux which, as shown in FIG. 2, can be guided in opposite directions. This means that very thin iron cross sections can be used without loss of saturation.
A further advantage results from the fact that, for example in the case of cassette tape recorders, the lifting magnet 172 and the two drives 14, 15 are not operated at full load at the same time, and that when the lifting magnet is operated, only the drive 16 runs under full load. In the case of arrangements which are operated with alternating current, the magnetic flux of each motor can be guided in such a way that it adds up with others, but can be ensured by phase shifting around 1800 that no magnetic reversal occurs. This operation also leads to a reduction in iron losses and is an advantage that is created by the common stator for several motors.