DE1134747B

DE1134747B - Langsam laufender elektrischer Gleichstrom-Kleinmotor zur Erzeugung eines im wesentlichen konstanten Drehmomentes in jeder Winkellage des Rotors

Info

Publication number: DE1134747B
Application number: DEJ18941A
Authority: DE
Inventors: Dr Guenther Glaser; Fritz Herr
Original assignee: Gebr Junghans AG
Current assignee: Gebr Junghans AG
Priority date: 1960-10-29
Filing date: 1960-10-29
Publication date: 1962-08-16

Description

Langsam laufender elektrischer Gleichstrom-Kleinmotor zur Erzeugung eines im wesentlichen konstanten Drehmomentes in jeder Winkellage des Rotors Die Erfindung betrifft einen langsam laufenden elektrischen Gleichstrom-Kleinmotor zur Erzeugung eines im wesentlichen konstanten Drehmomentes in jeder Winkellage des Läufers, insbesondere zum Antrieb von zeithaltenden Geräten, mit in einem feststehenden Magnetfeld umlaufendem, eisenlose Flachspulen tragendem Läufer und einer von diesem angetriebenen Wirbelstrombremse.
Elektrische Gleichstrommotoren mit einer auf dem Umfang des Läufers gleichmäßig verteilten Wicklung und einem Kollektor mit einer Vielzahl von Lamellen sind an sich bekannt. Eine solche Ausführung stellt zwar eine Möglichkeit dar, die bei einem Umlauf des Läufers auftretenden Drehmomentschwankungen weitgehend auszugleichen, jedoch ist eine solche Ausführung für einen Kleinmotor sehr aufwendig. Außerdem ist es erforderlich, die Wicklung und den Kommutator mit großer Präzision herzustellen.
Es ist weiterhin ein elektrischer Gleichstrom-Kleinmotor mit konstantem Drehmoment bekannt, bei welchem ein Läufer mit drei sektorförmigen Spulen und ein Stator mit zwei sektorförmigen Polstücken vorgesehen sind, die einander im wesentlichen deckungsgleich sind, und wobei der Kommutator so ausgebildet ist, daß jeweils die einen Magnetpol überdeckende Spule kurzgeschlossen wird, so daß die Anzahl der sich im Magnetfeld befindenden aktiven Leiter annähernd konstant gehalten wird. Die Ausbildung des Stators, der Spulen und des Kommutators bedarf hier besonderer Sorgfalt, und es ist die Abhängigkeit des Drehmomentes von der Speisespannung nicht ausgeschaltet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen langsam laufenden elektrischen Gleichstrom-Kleinmotor zu schaffen, der einfach ausführbar ist und dessen abgegebenes Drehmoment unabhängig von seiner Winkellage und im wesentlichen unabhängig von der Änderung der Speisespannung konstant ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise in dem den Läufer durchsetzenden Magnetfeld umlaufende Bremskörper mit in Umfangsrichtung sich derart verändernden elektrischen Eigenschaften ausgebildet ist, daß das vom Motor abgegebene, sich aus dem vorn Motor erzeugten Antriebsdrehmoment und dem von dem Bremskörper erzeugten Bremsmoment zusammensetzende resultierende Drehmoment konstant bleibt.
Es ist zwar ein elektromotorischer Antrieb bekannt, bei dem ein zu steuernder Motor mit einer Wirbelstrombremse verbunden ist, die durch einen die Drehzahl des Motors bestimmenden Wechselstrom oder pulsierenden Gleichstrom gesteuert wird, der einer Wechselstromquelle entnommen wird. Es handelt sich hier aber nicht darum, das von dem Motor nach außen abgegebene Drehmoment konstant zu halten, sondern es soll die Drehzahl des Motors durch Änderung des vom Motor abgegebenen Drehmomentes konstant gehalten werden. Demgemäß erzeugt die Wirbelstrombremse auch nicht ein solches Drehmoment, daß das vom Motor abgegebene, sich aus dem vom Motor erzeugten Antriebsdrehmoment und dem vom Bremskörper erzeugten Drehmoment zusammensetzende resultierende Drehmoment konstant ist.
Der erfindungsgemäß vorgesehene Bremskörper ist vorzugsweise kreisringförmig mit wechselndem elektrischem Widerstand ausgeführt. Die Bremsscheibe kann z. B. in radialer und axialer Richtung verlaufende Schlitze mit in Umfangsrichtung unterschiedlichem Abstand oder in Umfangsrichtung wechselnde Querschnitte aufweisen. Sie kann aus Segmenten unterschiedlicher Leitfähigkeit zusammengesetzt sein, z. B. aus Segmenten aus verschiedenen Metallen. Die Bremsscheibe kann auch aus mehreren kurzgeschlossenen Wicklungen zusammengesetzt sein. Sie kann als Träger für die Läuferspulen des Motors dienen und gegebenenfalls zusammen mit den Läuferwicklungen in einen Kunststoffträger eingepreßt sein.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch den Motor, Fig. 2 und 3 zwei verschiedene Ausführungsformen der Bremsscheibe. Das glockenartige Gehäuse 10 aus einem Stoff hoher magnetischer Leitfähigkeit wird durch den gleichfalls aus einem Stoff hoher magnetischer Leitfähigkeit bestehenden Deckel 11 abgeschlossen. In das Gehäuse 10 sind Nasen 12 eingedrückt, an denen die am Gehäuse 10 befestigten Magneten 13 und 14 anliegen. In dem Gehäuse 10 und dem Deckel 11 sind Lager 15 und 16 für die Welle 17 des -Motorläufers 18 vorgesehen. Der Läufer 18 bestehf aus einem elektrisch und magnetisch nichtleitenden Träger 19 für die Läuferspulen 20, einer kreisringförmigen Bremsscheibe 21 und einem Kommutator 22, auf welchem die Mehrfachbürsten 23 schleifen.
Der von den Magneten 13 und 14 erzeugte Magnetfluß verläuft beispielsweise von dem Magneten 13 durch die Bremsscheibe 21 und den die Läuferspulen 20 aufnehmenden Luftspalt zu dem in den Deckel 11 eingedrückten ringartigen Polschuh 24 und von hier zum Teil durch den Deckel 11 und das Gehäuse 10 zu dem entgegengesetzten Pol des Magneten 13 und zum anderen Teil durch den ringförmigen Polschuh 24 durch den zweiten, die Spulen 20 und die Bremsscheibe 21 aufnehmenden Luftspalt zum Magneten 14 und von hier durch das Gehäuse zurück zu dem Magneten 13.
Bei der gewählten Ausführungsform des Motors wird von dem Läufer je nach dessen Winkellage ein verschieden großes Antriebsdrehmoment erzeugt. Um nun das von der Welle 17 abgegebene Drehmoment konstant zu halten, ist die Bremsscheibe 21 so ausgebildet, daß die Summe von Antriebsmoment und Bremsmoment konstant bleibt. Dies kann beispielsweise mit Hilfe der Bremsscheiben nach Fig. 2 und 3 erreicht werden, bei denen an der Stelle, an der das vom Motor erzeugte Antriebsdrehmoment gering ist, die Leitfähigkeit der Bremsscheibe verringert ist. Bei der Bremsscheibe nach Fig. 2 sind in der kreisringförmigen Scheibe 30 in axialer und radialer Richtung verlaufende Schlitze 31 vorgesehen, deren Abstand in Umfangsrichtung unterschiedlich groß sein kann.
In Fig. 3 ist ein Ring 40 gezeigt, der an einer Stelle 41 des Umfanges einen stark verringerten Querschnitt aufweist. Die Ringe können aber auch in beliebig anderer Weise ausgebildet sein, durch welche die Wirksamkeit der Wirbelstrombremse verändert werden kann. So können z. B. die Querschnittflächen des Ringes unterschiedlich groß sein, oder es kann die Leitfähigkeit des Ringes dadurch verändert werden, daß der Ring aus Kreisringsegmenten aus verschiedenem Werkstoff zusammengesetzt wird.
Wird der Motor zylinderförmig ausgeführt, bei welchem die Spulen an der Mantelfläche eines zylinderförmigen Läufers angeordnet sind, so wird auch der Bremskörper zylinderförmig ausgebildet, der auch in diesem Fall als Träger für die Spulen dienen kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Langsam laufender elektrischer Gleichstrom-Kleinmotor zur Erzeugung eines im wesentlichen konstanten Drehmomentes in jeder Winkellage des Läufers, insbesondere zum Antrieb von zeithaltenden Geräten, mit in einem feststehenden Magnetfeld umlaufendem eisenlose Flachspulen tragenden Läufer und einer von diesem angetriebenen Wirbelstrombremse, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise in dem den Läufer durchsetzenden Magnetfeld umlaufende Bremskörper mit in Umfangsrichtung sich derart verändernden elektrischen Eigenschaften ausgebildet ist, daß das vom Motor abgegebene, sich aus dem vom Motor erzeugten Antriebsdrehmoment und dem von dem Bremskörper erzeugten Bremsmoment zusammensetzende resultierende Drehmoment konstant bleibt.
2. Kleinmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskörper kreisringförmig mit wechselndem elektrischem Widerstand ausgeführt ist.
3. Kleinmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe in radialer und axialer Richtung verlaufende Schlitze mit in Umfangsrichtung unterschiedlichem Abstand aufweist.
4. Kleinmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe in Umfangsrichtung wechselnde Querschnitte aufweist.
5. Kleinmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe aus Segmenten unterschiedlicher Leitfähigkeit zusammengesetzt ist.
6. Kleinmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente aus verschiedenen Metallen bestehen.
7. Kleinmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe aus. mehreren kurzgeschlossenen Wicklungen zusammengesetzt ist.
8. Kleinmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe als Träger für die Läuferspulen des Motors ausgebildet ist.
9. Kleinmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe zusammen mit den Läuferwicklungen in einen Kunststoffträger eingepreßt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 478 019; schweizerische Patentschrift Nr. 382; französische Patentschrift Nr. 1160 490.