DE1233478B - Elektrische Axialluftspaltmaschine - Google Patents

Elektrische Axialluftspaltmaschine

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Publication number
DE1233478B
DE1233478B DES87386A DES0087386A DE1233478B DE 1233478 B DE1233478 B DE 1233478B DE S87386 A DES87386 A DE S87386A DE S0087386 A DES0087386 A DE S0087386A DE 1233478 B DE1233478 B DE 1233478B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
shaft
air gap
machine
hand
rotor
Prior art date
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Pending
Application number
DES87386A
Other languages
English (en)
Inventor
Robert P Burr
John Calpena
Francis A Higgins
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Societe dElectronique et dAutomatisme SA
Original Assignee
Societe dElectronique et dAutomatisme SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Societe dElectronique et dAutomatisme SA filed Critical Societe dElectronique et dAutomatisme SA
Publication of DE1233478B publication Critical patent/DE1233478B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/54Disc armature motors or generators

Description

  • Elektrische Axialluftspaltmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Axialluftspaltmaschine, deren Ständer zwischen einem feststehenden mittleren Magnetjoch und zwei zu dessen beiden Seiten angeordneten, ebenfalls feststehenden Magnetpolkränzen zwei ebene, ringförmige Luftspalte aufweist, iw denen sich je eine mit -einer Welle verbundene, eine Wicklung tragende und mit eigenen Stromabnehmern zusammenwirkende Läuferscheibe befindet.
  • Bei einer bekannte Maschine dieser Art sind die beiden Läuferscheiben auf einer gemeinsamen Welle befestigt; die Wicklung--der einen Läuferscheibe wird von einer Spannungsquelle über ein Organ mit steuerbarem Widerstand, beispielsweise einen Transistor, gespeist, das durch die in der Wicklung der anderen Läuferscheibe induzierte Spannung gesteuert wird. Dadurch erhält man eine' selbsttätige Regelung der Maschine. Eine unabhängige Drehung der beiden Läuferscheiben ist be.i, dieser Maschine nicht möglich.
  • Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber-: die Schaffung -einer Maschine dieser Art, deren Läufer bei kompaktem-Aufbau der Maschine und geringer Trägheit der rotierenden Teile unabhängig voneinander, drehbar sind.
  • Nach der Erfindung.- wird dies dadurch erreicht, daß die erste Läuferscheibe auf einer Welle und die zweite - Läuferscheibe auf einer einen Teil dieser Welle koaxial umgebenden und unabhängig von dieser drehbar gelagerten Hohlwelle befestigt sind.
  • Die nach der Erfindung ausgeführte Maschine kann in vielseitiger Weise angewendet werden: Die Läufer können völlig unabhängig voneinander angetrieben oder mit Strom versorgt werden, so daß die Wirkung. von zwei unabhängigen Generatoren bzw. Motoren erhalten wird; dabei sind Gewicht und Abmessungen kaum größer als bei einer Maschine mit einem einzigen Läufer. Angesichts der geringen Trägheit und der, großen Ansprechgeschwindigkeit eignet sich eine solche Maschine insbesondere zur Verwendung in Servornechanismen und ähnlichen Einrichtungen.
  • Es ist auch möglich, die eine Läuferscheibe mechanisch anzutreiben, so daß dieser Teil der Maschine als Generator wirkt, und mit dem so erzeugten Strom den anderen Läufer zu speisen, so daß man eine Antriebswelle und eine nachlaufende Welle hat. Ferner ist es möglich, zwischen den beiden Wellen eine Verbindung über ein Zahnradgetriebe herzustellen und den einen Läufer als Motor zu speisen, der dann über das Getriebe den anderen Läufer als Generator antreibt.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Hohlwelle einerseits in dem Magnetjoch und andererseits in der einen Stirnseite des Ständers drehbar gelagert ist und daß die Welle einerseits in der anderen Stirnseite des Ständers und andererseits in der Hohlwelle drehbar gelagert ist. .
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß auf der der zweiten Läuferscheibe abgewandten Seite der ersten Uuferscheibe eine zweite Hohlwelle einen Teil der Welle koaxial umgibt und eine dritte Läuferscheibe trägt ' die sich in einem dritten Luftspalt der Maschine befindet.
  • Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Darin zeigt F i g, 1 einen axialen Schnitt durch die Maschine, F i g. 2 eine Stimansicht der Maschine und F i g. 3 eine Stimansicht eines Teils eines Läufers der Maschine.
  • Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Gleichstrommotor enthält ein Gehäuse 10, das einen Stator trägt, der zwei Kränze von Magnetpolen 11 und 12 mit permanenter Magnetisierung und ein ringföriniges mittleres Magnetjoch 13 für die Rückführung des Magnetflusses enthält. Diese Teile bilden zusammen zwei ringförmige, ebene magnetische Luftspalte 14 und 15. Die Magneten 11 werden von einem Ma-"netjochring 16, die Magneten 12 von einem Magaetjochring 17 getragen. Die Magneten liefern Flüsse mit entgegengesetzten Polaritäten quer über aneinanderstoßende Zonen jedes Luftspalts, wie durch die Bezeichnungen N und S an den Magneten 11 und 12 in F i g. 1 angedeutet ist. Der Motor ist beispielsweise eine sechspoligge Maschine mit sechs Permanentmaaneten 11 und sechs Permanentmagneten 12, welche zusammen mit dem mittleren Magnetjoch 13 die beiden ringförmigen Luftspalte 14 und 15 bilden.
  • Das Gehäuse 10 trägt zwei konzentrische Wellen 20 und 21, die so gelagert sind, daß sie sowohl relativ zum Gehäuse als auch relativ zueinander drehbar sind. Die eine Welle 20 ist hohl und hat einen Ab- schnitt 20a, der in der Nähe des einen Luftspalts 15 liegt. Die andere Welle 21 geht durch die Hohlwelle hindurch und hat einen Abschnitt 21a, der in der Nähe des Luftspalts 14 angeordnet ist. Die Hohlwelle 20 wird von Wälzlagem 22 und 23 und die Welle 21 von Wälzlagem 24 und 25 getragen, wobei das Lager 24 zwischen den beiden Wellen 20 und 21 sitzt.
  • Auf den Wellen 20 und 21 sind scheibenförmige Läufer 30 bzw. 31 befestigt und in den Luftspalten 15 bzw. 14 angeordnet. Die Läufer 30 und 31 sind auf Naben 32 bzw. 33 zwischen Isolierscheiben 34 bzw. 36 und Klemmringen 35 bzw. 37 befestigt. Die Läufer enthalten beispielsweise gleiche Wicklungen von inzwischen an sich bekanntgewordener Art, die aus der Teilansicht von Fig. 3 erkennbar ist. Die Wicklungsleiter haften auf den beiden Flächen eines dünnen isolierenden Trägerrings, der beispielsweise aus Polyester oder einem Epoxydglas besteht. Gegebenenfalls kann ein Verstärkungsring angewendet werden, und vorzugsweise, wenn auch nicht unbe# dingt, wird ein ringförmiger Rand 38, beispielsweise aus Edelstahl, der senkrecht zur Läuferebene steht, am Umfang der Scheibe befestigt, damit deren Steifigkeit an dieser Stelle vergrößert wird.
  • In F i g. 1 ist eine der dem Läufer 31 zugeordneten Bürsten 40 im Schnitt gezeigt. Sie enthält eine Feder 41, welche die eigentliche Bürste 40 gegen die Läuferscheibe drückt, in einer leitenden Hülse 42, die im Innem einer isolierenden Buchse 43 sitzt, welche an einem Ring 50 befestigt ist, der von dem Magnetaufbau getragen wird. Eine Isolierkappe 44 ist auf die Buchse 43 aufgeschraubt und klemmt einen nicht dargestellten blanken elektrischen Draht an dieser Stelle fest. Die übrigen Bürsten, die bei 45, 46 und 47 in F i g. 1 und 2 angedeutet sind, haben den gleichen Aufbau wie die soeben beschriebene. Sie sind alle durch nicht dargestellte Öffnungen im Gehäuse 10 zugänglich.
  • Im Betrieb eines derartigen Motors schließt sich der Magnetfluß von jedem Magneten 11 über oder quer durch das mittlere Magnetjoch 13 zu dem gegenüberliegenden Magneten 12 und zurück zu dem benachbarten Magneten 11 der entgegengesetzten Polarität oder von jedem Magneten 11 quer durch das Magnetjoch 13 zu dem benachbarten Magneten 11 und von jedem Magneten 12 quer durch das Magnetjoch 13 zum benachbarten Magneten 12, je nach der Dicke des mittleren Magnetjochs 13; wenn man die Flüsse voneinander trennen will, wird das mittlere Magnetjoch 13 in zwei Teile unterteilt, wobei eine nicht magnetisierbare Schicht in seiner Mittelebene angeordnet wird. Der Strom kann den beiden von den Läufern gebildeten Ankern unabhängig zugeführt werden, und jeder Läufer dreht sich getrennt in seinem Luftspalt, so daß die Wellen unabhängig voneinander angetrieben werden. Angesichts der geringen Trägheit und der großen Ansprechgeschwindigkeit einer solchen Anordnung eignet sich die Maschine insbesondere zur Verwendung in Servomechanismen und ähnlichen Einrichtungen.
  • Wahlweise kann eine der Wellen auch mechanisch angetrieben werden, so daß deren Läufer dann als Gleichstromgenerator arbeitet, und der so erzeugte Strom kann zur Speisung des anderen Läufers dienen, so daß man also eine Antriebswelle und eine nachlaufende Welle hat. Es ist auch möglich, eine Verbindung über ein Zahnradgetriebe zwischen den beiden Wellen herzustellen, so daß der eine Läufer mit Strom versorgt wird und als Motor arbeitet, während der andere Läufer, dessen Welle von dem Motor angetrieben wird, als Generator arbeitet und beispielsweise zur Wiederaufladung der Stromversorgungsbatterie des Motorläufers dient.
  • Es gibt zahlreiche weitere praktische Anwendungsfälle und technologische Ausführungsformen von Einzelheiten. Hierzu gehört beispielsweise die Ausbildung eines dritten Luftspalts auf der anderen Seite des Luftspalts 14, wobei dann eine dritte Welle vorgesehen ist, welche symmetrisch zu dem dargestellten Aufbau auf das zu diesem Zweck verlängerte andere Ende der Welle 21 aufgesteckt wird.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Elektrische Axialluftspaltmaschine, deren Ständer zwischen einem feststehenden mittleren Magnetjoch und zwei zu dessen beiden Seiten angeordneten, ebenfalls feststehenden Magnetpolkränzen zwei ebene, ringförmige Luftspalte aufweist, in denen sich je eine mit einer Welle verbundene, eine Wicklung tragende und mit eigenen Stromabnehmern zusammenwirkende Läuferscheibe befindet, dadurch gekennzeichn e t , daß die erste Läuferscheibe auf einer Welle und die zweite Läuferscheibe auf einer einen Teil dieser Welle koaxial umgebenden und unabhän-gig von dieser drehbar gelagerten Hohlwelle befestigt sind.
  2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle einerseits in dern mittleren Magnetjoch (13) und andererseits ir der einen Stirnseite des Ständers drehbar gelagerl ist und daß die Welle einerseits in der anderer Stirnseite des Ständers und andererseits in dei Hohlwelle drehbar gelagert ist. 3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der zweiten Läuferscheibe abgewandten Seite der ersten Läuferscheibe eine zweite Hohlwelle einen Teil dei Welle koaxial umgibt und eine dritte Läuferscheibe trägt, die sich in einem dritten Luftspalder Maschine befindet.
  3. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 1040 988, 1236 528, 1251452, 1254 451.
DES87386A 1962-09-25 1963-09-19 Elektrische Axialluftspaltmaschine Pending DE1233478B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US1233478XA 1962-09-25 1962-09-25

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ID=22408149

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DES87386A Pending DE1233478B (de) 1962-09-25 1963-09-19 Elektrische Axialluftspaltmaschine

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DE (1) DE1233478B (de)

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