DE1438329A1 - Drehbarer elektromechanischer Wandler - Google Patents

Description

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Beschreibung

zu der Patentanmeldung

Mechanics for Electronics, Inc. Boston» Massachusetts, U.S.A.

betreffend Drehbarer elektromeohanisoher Wandler

Die Erfindung betrifft einen drehbaren elektroaeehaniaohen Wandler, der für eine begrenzte Winkelbewegung geeignet ist. Sie besieht sich insbesondere auf einen elektromagnetischen Motor, dessen Anker aus nicht Tormagnetisiertem Material besteht·

Motoren, die im Gegensat« zu gewöhnlichen, für eine unbegrenzte Zahl von Drehungen geeigneten Motoren für begrenzte Winkelbewegungen bestimmt sind, finden Terschiedene Verwendungen, z.B. als Schaltmotor für Serrorentile ebenso wie Bewegungsantriebe bei elektrischen Meßeinrichtungen einschließlich Bewegungen,

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die die Stellung eines Schreibers anstelle eines Skalenzeigers steuern. In diesen Vorrichtungen dreht sich der Anker im allgemeinen gegen eine feder und es ist die Größe der Drehbewegung durch das Reaktbnsdrehmoment der Feder begrenzt, die dem rom Motor hervorgerufenen Drehmoment entgegenwirkt. Die Drehkraft des Motors ist eine Funktion des durch den Motor geschickten Stromes.

Im allgemeinen ist es erwünscht, daß die Drehbewegung des Ankers linear rom Eingangsstrom abhängig ist. Dies erfordert, wenn man für die Zurückhaltefeder eine lineare Federcharakteristik annimmt, eine ähnliche Beziehung zwischen der Motordrehkraft und dem Strom. Die Arsonval-Bewegungsvorrichtung (d'Arsonral movement), ein Drehspulinstrument, entspricht diesem Erfordernis und hat daher breite Verwendung in Einrichtungen mit begrenzter Drehbewegung gefunden. Tatsächlich ist seine Verwendung in Gleichstrommessern allgemein üblich geworden. Jedoch bildet die ArsonTal-Bewegungsvorriohtung bei dem hedtigen Bestreben nach kleinsten Abmessungen ein Hindernis, und zwar in der Hauptsache aus zwei Gründen. Der erste Grund liegt in den für eine gegebene Ausgangsleistung erforderlichen Ausmaßen, der

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-i + ZS

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cweite in dem ziemlich hohen jEingangsetrdm, der bei einen Motor mit verhältnismäßig großer Fre-(luenzabhänglgkeit für ein stetiges Drehmoment erforderlich iett,- ' ■ - - ··/ ^:-"""- ■'■-■-■' ■' -

Ee ist dall er Aufgabe der Erf inöufigV eifieÄ besserten Elektromotor der Bauart zu Schaffen, die für begrenzte Drehbewegung geeignet ifet;* '■■ "

Eine weitere Aufgebe der Erfindung ist es, einen Motor oben genannter Bauart zu schaffen, bei dem das elektrisch erzeugte- Drehmöaent eine lineare Funktion rom <*ingangB»tro& iet und über den ganzen Drehwinkel* bereich* rom Urefawinkel unabhingig ±st. -; ^:

weitere Aufgabe de?? Erf indung lot es, einen Motor oben_vgenanntem Bauart au schaffen, der bei der IMwendlung .iron elektrischer. Biergie in mechanische . _; Leistung j&inenvJTard^ejl·. Jteirkungsgrad. besitzt und der sieh

niedrige ₅ Bysteresererluste aus«· :

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Elne¹ weitere Aufgabe der Erf indung ist es, einen Motor oben genannter Bauart mit einem großen Drehmoment/Trägheitsmomentverhältnis für den Anker zu schaffen*

Sine weitere Aufgabe der Erfindung let es, einen Motor open genannter Bauart zu schaffen, der kleine Abmessungen besitzt und somit zur Verwendung in Anordnungen sehr kleiner Abmessungen geeignet ist.

Sine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Motor oben genannter Bauart zu schaffen, der mit Mitteln versehen ist, die zum Pühlen der Ankerdrehge*- schwindigkeit dienen und für die Servosteuerung des Motors verwendet werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schema* tischer Zeichnungen an= mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert, -. -

Fig. 1.zeigt in perspektivischer Darstellung einen Motor nach ,der Erfindung.

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Pig. 2 eeigt einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Pig. 1.

Pig. 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Pig. 1.

Fig. 4 zeigt äen aus Fig. 3 ersichtlichen Rotor mit zugeordneten Teilen in vergrößertem Maßstab.

Pig. 5 ist ein Schnitt längs der Linie 5-5 in Pig. 1 und

Pig. 6 bis 9 zeigen in vereinfachter perspektivischer Darstellung weitere Ausführungsformen nach der Erfindung.

Im allgemeinen besitzt der Motor gemäß der Erfindung einen Anker aus einem Material mit geringem magnetischen Wideretand, wie Weicheisen, der um eine Achse drehbar ist, die zu einem Paar von ortsfesten Polen parallel verläuft, die auf diametral gegenüberliegenden Seiten des Ankere angeordnet sind. Ein Dauermagnet liefert ein statisches Feld, das sich von einem

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Pol über den Anker zum anderen Pol erstreckt» Wenigstens einer der Pole ist durch einen Schiit* aufgetrennt, der sich parallel zum Anker erstreckt und den Pol in zwei Polstücke unterteilt· Der Anker erstreokt sich quer über den Spalt und liegt somit einem feil jedes Polstückes gegenüber·

Ein durch eine auf dem Stator Torgesehene Steurspule fließender Strom.erzeugt ein Hagnetfeld, das τοη einem der Polstücke über den Anker zurück zum anderen der anderen Polstücke geht« Abhängig τοη der Stromrichtung Terstärkt auf diese Weise das τοη der Spule erzeugte Steuerfeld,das statische Feld auf der einen Seite des Spaltes, während es dieses auf der anderen Seite schwächt. Dementsprechend wird aufgrund bekannter Zusammenhänge auf den Anker eine zum stärkeren Feld gerichtete Kraft ausgeübt»

Fig· 1 zeigt einen Motor Mit einem Dauermagnet 10, der so angeordnet ist, daß er ein statisches Magnetfeld duroh eine allgemein mit 12 bezeichnet· Ankereinrichtung liefert. Die Einrichtung 12 liegt zwischen den

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Polen 14 mid 16» die durch allgemein mit 18 und 20 beseichmete Magnetflußleiter mit dem Magnet 10 verbunden elnd. Die Leiter 1Θ und 20 umfassen aus magnetisch weiche» Material bestehende Arme 22, 24» 26 und 28, die durch Stützen 30 bsw. 32 magnetisch miteinander rerbunden sind. Die Arme und Stützen sind durch Schrauben 34 und 36 zusammengehalten, die gleichseitig dazu dienen, die Bndsungen 38 und 40 des Magnets 10 echwalbensohwaneartig «wischen den Armen festzuklemmen· i)er Motor weist außerdem Steuerspulen 42 und 44» welche die Stüteen 30 und 32 umgeben sowie eine die Geschwindigkeit fühlende oder abnehmende Spule 46 auf, die eich la allgemeinen um die Ankereinrichtung 12 erstreckt.

Wie aus Fig, 4 und 5 ersichtlich, weist die Ankereinriohtung 12 einen langgestreckten Anker 48 auf, der sieh über die Breite der Pole 14 und 16 erstredet und 8ua Ausfuhren Ton Drehbewegungen mit einer rohrförmigen Welle §0 Tersehen ist. Der Anker 48 1st allgemein flach «it abgerundeten Seiten, die durch enge Luftspalte 52 und 54 τοη konsentrίsehen Flächen der Pole 14 und getrennt sind. Der Pol 14 besltst Polstücke 56 und 58,

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die an den Enden der Arme 22 und 24 ausgebildet und durch einen Schlitz 60 voneinander getrennt sind, während der Pol 16 durch einen Schlitz 66 voneinander getrennte Polstücke 62 und 64 aufweist. Die Luftspalte 52 und 54 sind viel enger als die Schlitze 60 und 66 und außerdem wesentlich enger als der Abstand zwischen.den vorspringenden Zungen 56a und 62a bzw. 58a und 64a der Pole 14 und 16« V/enn daher Ströme durch die Spulen 42 und 44 geschickt werden, geht das ganze feld jeder Spule von einem mit der Spule verbundenen Polstück in den Anker 48 und dann zurück-zu dem anderen Polstück des gleichen Pols. f.B. geht der Weg des Magnetfeldes, das durch einen Strom durch die Spule 44 erzeugt wird, durch die Stütze 32, den Arm 26, das Polstück 62, den Anker 48 und zurück über das Polstück 64, den Arm 28 zur Stütze 32. Die FaIdrichtung ist selbstverständlich von der Bichtüng des durch die Spule fließenden Stromes abhängig.

Wie am besten au* Pig. 4 ersichtlich, dreht «ich die fell* 50, die an d*a Anker 48 angelötet sein kann, in reibungslosen Lagern 68 und 70, die von Platten 72 und 74 I·tragen sind« Di* Platten 72 und 74· die aus

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einem nicht Magnetischen Material bestehen, sind mit Hilfe Ton Schrauben 76 an den Armen 22 bis 28 befestigt.

Wie sich am besten aus den Pig. 2 und 3 ergibt, sorgt eine Torsionsfeder in Form eines Drahtes 78 für eine Heaktionskraft, die der Drehbewegung des Ankere aus atiner neutralen Stellung heraus (wie in iig. 5 geseigt) entgegenwirkt« Das eine Ende des Drahtes 78 ist an der rohrförmigen Welle 50 angelötet. Das andere Ende erstreckt sich mit Spiel durch eine Bohrung 80 im Magnet 10, wo es an eineamit einem Halter 84 aus einem Stück bestehenden Federarm 82 angelötet ist. Der Halter 84 ist an der Rückseite des Motors mit Hilfe von Schrauben 86 befestigt, die in die Enden der Arme 22 bis 28 eingeschraubt sind. Der Federara 82 ist in der Drehrichtung des Drahtes steif, jedoch in axialer Richtung verhältnismäßig nachgiebig. Auf diese Weise wird er federnd nachgiebig leicht gegen den Magnet 10 gebogen. Die Biegung, die während der Drehung des Ankers 48 aus seiner neutralen Lage heraus hervorgerufen wird, gleicht die durch das Terdrehen des Drahtes 78 in Folge der Bewegung

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des Ankere hervorgerufene Verkürzung des Drahtes aus. Auf diese Weise ist die einzige auf den Draht 78 ausgeübte Kraft eine Torsionskraft, so daß das Ton dem Draht auf den Anker ausgeübte Reaktionsmoment der Verdrehung des Ankers direkt proportional ist.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist im vorderen linde der rohrförmigen Welle 50 eine Welle 83 in geeigneter Weise befestigt, die je na^ch der Verwendung des Motors einen Zeiger oder eine Schreibfeder tragen kann.

Die Wirkungsweise des Motors kann an Hand der Pig. 5 verstanden werden, wobei daran erinnert wird, daß, wie oben angeführt, der Dauermagnet 10 ein statisches Feld erzeugt, das von dem Pol 14 über den Anker su dem Pol 16 geht. Der statische Fluß in den Luftspalten 52 und 54 ist nicht von der Winkellage des Ankers abhängig, da bei Drehen des Ankers der dem Polstück 56 benachbarte Bereich des Luftspalte 52 sich in selben Maße ändert, wie der dem Polstück 58 benachbarte Bereich, so daß der Gesamtbereich des Luftspalts unverändert bleibt. Entsprechend ist der Bereich des Luftspalte 54

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Ton der Lage des Inkers unabhängig, so daß der magnetisch· Widerstand für den statischen Fluß unreränderlich ist.

Bb wird nun auf den Stromfluß durch die Spule 44 Bezug genommen. Ba der Dauermagnet 10 (Fig. 1) einen der Luft angenäherten magnetischen Widerstand besitzt, wird das ganze Ton diesem Strom erzeugte Feld, wie oben gezeigt, durch die Polstücke 62 und 64 und den Anker 48 und auf dem Hin- und Rückweg durch den Luft· spalt 54 laufen. Bei der einen Stromrichtung durch die Spule 44 wird dieses feld in dem dem Polstück 62 benachbarten Bereich des Luftspalt* 54 das statische PeId Terstärken, in dem dem Polstück 64 benachbarten Bereich das statische Feld schwächen. So 1st das resultierende Feld in dem Luftspalt 54 in der lachbarsohaft des Polstückes 62 größer als in der Hachbarschaft des Polstückes 64. Außerdem wächst die magnetische Energie in dem Luftspalt 54 bei Drehung des Ankers entgegen dem Uhrzeigersinn, da er dann mehr Tom Polstück und weniger rom Polstück 64 »eieokt ist· Dies ergibt einen Zug »uf die Seite 48a de« Ankers in Richtung auf

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das Polstück 62, d.h. ein entgegen dem Uhrzeigersinn wirkendes Drehmoment auf den Rotor 48. Dieses Drehmoment ist vom Drehwinkel so lange unabhängig, so lange die Seite 46a noch den beiden Polstücken 62 und 64 gegenüberliegende Abschnitte aufweist.

Gleichzeitig ruft ein Strom durch die Spule 42 ein Feld hervor, dessen Weg durch den Arm 22, Polstück 56, luftspalt 52, Anker 48 und schließlich zurück durch den Luftspalt 52, Polstück 58, Arm 24 zur Stütze 30 führt. Die Spulen sind so geschaltet, daß dann, wenn das von der Spule 44 hervorgerufene Feld im Bereich des Luftspaltes 52 dem Polstück 58 gegenüber die gleiche Richtung wie das statische Feld besitzt, es in dem dem Polstück 56 gegenüberliegenden Bereich dem statischen Feld entgegengerichtet ist. So ist das Feld im Luftspalt 52 in der Nähe des Polstückes 58 größer, so daß sich ein entgegen dem Uhrzeigersinn wirkender Zug auf die Seite

T (-ti 48b des Rotors ergibt. ee Drehmoment ist unabhängig von dem Drehwinkel, so lange die Seite 48b den Polstüoken 56 und 58 gegenüberliegende Teile aufweist.

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Es ist offensichtlich, daß sich bei Stromumkehr in den Spulen 42 und 44 die Drehriohtung des Rotors umkehrt, genauer gesagt, daß auf-dem Rotor 48 ein Drehmoment im Uhrzeigersinn wirkt.

Sie Wirkungsweise der die Geschwindigkeit ermittelnden Spule 46 wird nachfolgend an Hand der Tig. 5 beschrieben. ^Aus der e der durch die Steuerspulen 42 und 44 hervorgerufenen Felder wird deutlich, daß diese Felder/entgegengeeetet gerichtet durch die Spule 46/gehen. D.h., wenn das feld τοη der Spule 44 nachernten, d.h. vom Polstack 62 über den Anker 48^fium Polstück 64» durch die Spule 46 geht, dann/geht das Feld der Spule 42 durch die Spule 46 nach oben, d.h. rom Polstück 58 Über den Anker 46 zu» Polstück 56· Angenommen, daß die τοη deiyöpulen 42 und 44 hervorgerufenen Felder die gleiche Stärke besitzen, ist die durch Änderungen diea*r Felder hervorgerufen· resultierende Spannung ttih .

Wenn »an eβ« das tos Pol 14 sum Pol gehende statische FiId betrachtet, ergeben sieh folgend·

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Verhältnisse. Wenn sich der Anker in der neutralen Stellung befindet, teilt sich dieses Feld . gleichmäßig zwischen den Polstacken 56 und 58 auf der einen und Polstüoken 62 und 64 auf der anderen Seite auf. Ss ist daher keines der statischen Felder mit der Spule 46 gekoppelt. Wenn jedoch der Anker 48 etwas gedreht wird, z.B. entgegen dem Uhrzeigersinn, dann ist der magnetische Widerstand in dem dem Polstück 58 benachbarten Teil des Luftspalte 52 geringer als der magnetische Widerstand in den dem Polstück 56 benachbarten Teil. Entsprechend wird der magnetische Widerstand in dem dem Polstück 62 benachbarten Teil des Luftspalte 54 niedriger al« in dem dem Polstück 64 benachbarten Teil »ein. Obwohl der statische Pluß in seiner Gesamtheit gleich bleibt, wird also tob Polstück 58 ein größerer Teil des Feldes als vom Polstück 56 auegehen und entspre chend -wird in das Polstück 62 ein größerer teil dee Peldts als in da« Pol»tück 64 eintreten. Sa ergibt sieh ait aaderan Worten ein nach oben geriehteter fieitflufl durch dl« Sfule 46 (fig. 5). Intepreohent der bekannten Beziehung

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wird eine Spannung in die Spule 46 induziert. Da die Änderungen des mit der Spule 46 gekoppelten Magnetflusses linear Ton der Winkelverstellung des Ankers 15 abhängig ist, ist die in dieser Spuleyinduzierte Spannung der Geschwindigkeit des Ankers proportional. Ihre Polarität hängt von der Drehrichtung des Ankers ab.

Die obige Konstruktion liefert bei gleichen Abmessungen und gleicher Ankermasse eine größere Drehkraft als bekannte Einheiten. Außerdem arbeitet sie, wie oben herausgestellt ist, linear und es sind die Hystereseverluste niedrig. Die Hysteresewirkung kann natürlich zum großen Teil in bekannter Weise durch leichte Vibrationen (use of dither) beseitigt werden. Sin weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß alle Spulen ortsfest sind. So kann eine große Zahl Ton Windungen bei den Steuerspulen verwendet werden, um eine Quelle hoher Impedanz zu erhalten, ohne daß dl· Masse dee bewegten Teils vergrößert werden muß. Außerdem kann Wärme von ortsfesten Spulen leichter als Ton bewegten Spulen abgeführt werden, die gegen eine geeignete Wärmeableitung thermisch weitgehend isoliert sind.

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Die Verwendung eines Dauermagnetes 10 (Pig. 1) zur Erzielung eines Weges hohen magnetischen Y/iderstandes zwischen den Magnetflußleitern 18 und 20 erfordert einige Erläuterungen. Venn ein Elektromagnet mit einem Kern hoher Permeabilität verwendet wird, würde sich' zwischen den Armen 26 und 28 und in ähnlicher Weise zwischen den Armen 22 und 24 ein Weg niedrigen magnetischen Widerstandes ergeben. Dabei würden die oben beschriebenen Magnetflußwege für die Steuerspulen 42 und 44 kurz geschlossen sein, so daß im wesentlichen kein Steuerfluß in dem Anker 48 aufträtos (Fig. 5). Der Motor würde mit anderen V/orten nicht arbeiten.

Dieser Mangel könnte ein wenig durch Aufschlitzen des Kerns des Elektromagnetes gelindert werden, d.h. dadurch, daß man einen die Arme 22 und 26 und einen von diesem getrennten, die Arme 24 und 28 verbindenden Stab oder Polstück hoher magnetischer Permeabilität vorsieht. Eine Untersuchung der aus dieser Anordnung sich ergebenden Flußwege führt jedoch zu dem Ergebnis, daß diese Anordnung nicht so wirkungsvoll wie die oben beschriebene ist und daß insbesondere die Hystereseverlste größer sind, da der von den Steuerspulen 42

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und 44 hervorgerufene Magnetfluß um den ganzen magnetischen Kreis dee Motors herumgehen würde. In aeacnen Anwendungefällen können diese Nachteile jedoch durch die Möglichkeit der Verwendung eines Elektromagneten zur Erzeugung des statischen Flusses sehr als ausgeglichen werden, so daß auch Motoren dieser Bauart von der Erfindung mit umfaßt sein sollen.

In Fig. 6 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in der sich eine einzige Steuerspule 90 in einer Ebene zwischen den Polstücken 56 und 62 einerseits und den Polstücken und 64 andererseits um den Anker herum erstreckt· limmt man einen Strom durch die Spule 90 an, der in des Anker 48 ein nach oben gerichtetes Steuerfeld erzeugt, würde dieses Feld aus dem Anker heraus zu den PolstÜeken 56 und 62 u$d von den Polstücken und wieder 64 zurück in den Anker gehen. Wenn das statische Feld von links nach rechts durch den Anker 48 geht, wird das Steuerfeld das statische Feld im Luftspalt 52 in der Machbarschaft des Polstückes und im Luftspalt 54 in der Nachbarschaft des Polstückes 62 verstärken. Es wird dagegen das statische Feld im

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luftspalt 52 in der Nachbarschaft des Polstückes 56 und im Spalt 54 in der Nachbarschaft des Polstüekes 64 schwächen. Hieraus wird deutlich, daß aie Arbeitsweise die gleiche, wie oben beschrieben, ist.

Auch der in Fig. 8 dargestellte Motor arbeitet in der obigen Weise. Vier um die entsprechenden Polstücke herumgewundenen Steuerspulen, 92, 94» 96 und 98 sind so geschaltet, daß sie ein zusammengesetztes Steuerfeld hervorrufen, das mit dem des Motors nach ]?ig. 1 bis 5 identisch ist. Informationen über die Geschwindigkeit können so mit Hilfe einer Spule erhalten werden, die sich in einer der Spule 46 in den Fig. 1 und 2 ähnlichen Weise um den Rotor erstreckt. Aus der obigen Beschreibung ergibt eich andererseits, daß jede der Steuerspulen 42 und 44 für sich allein eine Motordrehung hervorrufen wird. So kann eines der Spulenpaare in fig» 8, z.B. die Spulen 96, 98, als Steuerspulen verwendet werden, während die Spulen 92 und 94 entweder jede für sich oder in Reihe als Gesohwindigkeitsfühlerspulen dienen. Tatsächlich kann eine der Steuerspulen 92, 94» 96, zum Antreiben des Motors ausreichen, wobei eine oder beide Spulen am gegenüberliegenden Pol für die Ge- »onwindigkeitsanzeige sorgen·

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Im allgemeinen wird es jedoch bevorzugt, wenigstens zwei Steuerspulen zu haben, und zwar eine am Pol 14 und eine am Pol 16. Wenn nur an einem der Pole Steuerspulen verwendet werden, müssen diese ein Feld erzeugen, das doppelt so stark ist, wie das bei Zweipolbetrieb erforderliche. Dies wiederum erfordert einen stärkeren Magneten 10, da das statische Feld wenigstens dem stärksten Steuerfeld gleich sein muß. Außerdem müssen bei einem stärkeren, einem Pol zugeordneten Feld die in dem Weg des Steuerfeldes liegenden Querschnittsflächen größer werden, um eine Sättigung zu verhindern und Hysterese zu vermindern. Dies hat eine unhandlichere und schwerere Vorrichtung zur Folge.

Der in Fig. 7 dargestellte Motor ist oesonders dann angebracht, wenn die Rotationsachse nahe der einen Ecke der Einheit liegen muß. Ein halbkreisförmiger Rotor 100 iet durch einen Luftspalt 106 von halbkreisförmigen Polstilcken 102 und 104 getrennt. Die durch Schlitze 108 und 110 getrennten Polstücke 104 und 106 sind Fortsätze des Magnetflußleiters 18

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und liegen somit in Hinsicht auf den statischen Fluß des Magneten 10 auf dem gleichen Potential. Ein Spalt 112 trennt die Polstücke 102 und 104 von dem Magnetflußleiter 20. Der Rotor 100, der dem Magnetflußleiter 20 vveaentlicb mehr ist als die Polstücke es sind, ist vorzugsweise mittels einer Welle 114 aus magnetischem Material magnetisch mit dem Flußleiter 20 ver unden. Auf diese »eise geht im wesentlichen der ganze statische Fluß durch den Rotor 100.

lie sich weiterhin aus Fig. 7 ergibt, ist der Schlitz 108, wie bei 116 angedeutet, vorzugsweise an seinem inneren Ende erweitert, damit zwei Steuerspulen 118 uni 120 um die Polstücke 102 bzw. 104 herumgewickelt werden können. Die Spulen 118 und 120 sind so geschaltet, daß sie, so weit es das von ihnen erzeugte magnetische Feld betrifft, in Serie liegen und einander unterstützen. So erzeugen sie ein Feld, das von dem Magnetflußleiter 18 aus durch eine der Steuerspulen, durch den Spalt 106 und in den Rotor 100 geht. Das Steuerfeld geht dann vom Rotor zurück durch den Spalt 106, die andere der Steuer-

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spulen und in den Leiter 18. JDas statische Feld des Magneten 10 ist von der Rotoisteliung unabhängig, obwohl die ieldaufteilung zwischen den Polstücken 102 und 104 natürlich von der Winkelstellung des Rotors abhängig itt. Demgemäß ist die Arbeitsweise des Motors nach Fig. 7 die gleiche wie die der oben beschriebenen Motoren. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß der Motor auch mit der einen oder der anderen der Spulen und 120 allein arbeiten würde»

fig. 9 zeigt eine Abwandlung des Motors nach Fig. 8, bei dem der Eotor 46 um eine Achse drehbar gelagert ist, die sich senkrecht zu der gemeinsamen Ebene von Magnet 10 und den Mtgnetflußleitern 18 und 20 erstreckt. In der Pig. 9 sind nur die Steuerspulen 94 und 96 dargestellt, obwohl, wie es sich aus äen obigen Erläuterungen ergibt, weniger oder mehr Spulen verwendet werden können.

In den Pig. 6 bis 9 sind die Magnetflußleiter 18 und 20 nicht, wie in Fig. 1, in getrennte Arme

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aufgeteilt, Dies ist deswegen möglich, weil sich bei der Spulenanordnung nach Fig. 6 bis 9 nicht das Problem des magnetischen Kurzschlusses durch die Plußleiter ergibt. Weiterhin kann der Magnet in diesen Ausführungsformen ein Elektromagnet sein, obwohl aus den oben angegebenen Gründen ein Dauermagnet mit einem hohen inneren magnetischen Widerstand bevorzugt wird.

Sa sich die mechanische Ausgangsleistung der oben beschriebenen Motoren aus dem Zusammenwirken der magnetischen Felder ergibt, - genauer gesagt, die Drehkraft dem Produkt der Feldstärken prpportional ist - können die Funktionen der Feldquellen vertauscht werden. So können die Steuerspulen das statische Feld und der Magnet 10 die Kontrollfelder liefern. Jedoch besteht auch dann noch das Problem des magnetischen Kurzschlusses, wie oben erläutert» so daß aus diesen und aus anderen Gründen es im allgemeinen vorgezogen wird, den Magneten 10 sur Erzeugung des statischen Feldes heranzuziehen.

7475457 Patentansprüche

- - - bad or

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Claims (1)

1. 707

   Patentansprüche

   1.) Motor_t gekennzeichnet durch um eine Achse drehbar gelagerten Rotor, durch zwei auf gegenüberliegenuen Seiten der Achse gelegene Pole mit einem ersten und zweiten Luftspalt zwischen diesen Polen und dem Rotor, wobei der erste Pol ein erstes und zweites Polstück auf v/eist, die in der Motorriclitung durch einen weiteren Spalt voneinander getrennt sind, durch einen ersten Magnet, der so geschaltet ist, daß er ein erstes magnetisches PeId von einem dieser Pole durch den ersten und zweiten Spalt und den Rotor zum anderen Pol schickt, und durch einen zweiten Magneten, der so geschaltet ist, daß er ein zweites magnetisches Feld τon den ersten AL stück über den Rotor zu dem zweiten Polstück schickt. -

   2. ÄO^tor nach Anspruch 1, dadurch g e k β η η - % e ich η e t , daß der V;eg für den Hagnetfluß des ersten Magnetfeldes einen relativ hohen magnetischen Widerstand besitzt, derart, daß im wesentlichen nichts Von dem zweiten feld durch den ersten Magneten hindurchfließt.

   3· Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Pol ein drittes

   BAD

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   und viertes in Drehrichtung des Rotors durch einen weiteren Spalt getrenntes Polstück aufweist, daß der Motor einen dritten Magneten aufweist, der so geschaltet ist, daß er ein drittes magnetisches Feld durch den Rotor Und das dritte und vierte Polstück schickt, wobei die Umlaufrichtung dieses zweiten und dritten Feldes im Motor dieselbe ist.

   4. Motor nach Anspruch 2, g e k e η η ζ eic h η e t durch eine Fühlwicklung, die so angeordnet.ist, daß sie entsprechend der wechselnden Magnetflußaufteilung zwischen den beiden Polstücken jedes Pols, die sich aus der ¥iiikelverstellung des Rotors ergibt und die unabhängig von dem durch den zweiten und dritten Magneten hervorgerufenen Magnetfluß ist, eine Spannung erzeugt.

   5. Motor nach Anspruch 3, g e k e η η ζ eic h η et durch eine Fühlwicklung, die symmetrisch zu einer durch die Rotationsachse gehende Ebene um den Rotor angeordnet ist.

   6* Motor g β k e η η ζ e i c h η e t durch einen um eine Achse drehbar gelagerten Rotor, durch einen ersten und zweiten Pol, von denen jeder eine Polfläche besitzt, die im querschnitt einen Kreisbogen mit dem Mittelpunkt auf der Achse beschreibt, wobei der Rotor

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   eine erste Stirnfläche aufweist, die von der PoIflache dee ersten Pols durch einen engen ersten Spalt getrennt .ist, und eine zweite Stirnfläche, die von der Polfläche des sweiten Pols durch einen engen anreiten Spalt getrennt ist, wobei die erste und zweite Stirnfläche des Rotors im Querschnitt einen Kreisbogen beschreibt, dessen Mittelpunkt auf der obengenannten Achse liegt, durch Mittel, in der Polfläche des ersten Pols, die einen dritten sich axial erstreckenden Spalt bilden, na ihn in ein erstes und zweites Polstück aufzuteilen, durch einen ersten Magnet, der über den ersten und zweiten Pol und den ersten und zweiten" Luftspalt ein erstes Magnetfeld durch den Rotor schickt, und durch eine Spule, die so angeordnet ist, daß sie ein zweites magnetisches Feld erzeugt, das zwischen dem ersten und zweiten Polstück über den ersten Luftspalt und den Eotor geht, wobei der magnetische Wideretand des Weges des ersten Magnetfeldes wesentlich größer als der des zweiten Feldes ist.

   7. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Polstück Teile von einem ersten und zweiten Magnetflußleiter sind, die sich zwischen dem ersten Luftspalt und den

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   ac

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   U38329

   Hagnet erstrecken, wobei die Leiter abgesehen von einem magnetischen Bindeglied zwischen ihnen magnetisch voneinander isoliert sind und die Steuerspule um dieses Sindeglied herum angeordnet ist.

   8. Motor nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen vierten sich axial in der Polfläche des zweiten Pols erstreckenden Luftspalt, der den Pol in ein drittes und viertes Polstück teilt» sowie durch Mittel, die über das dritte und vierte Polstück und über den zweiten Luftspalt ein weiteres Magnetfeld durch den Rotor schicken.

   9· Motor nach Anspruch 8, dadurch g e k β η η zeichnet , daß das erste und zweite Polstück die Enden von einem ersten und zweiten Hagnetflußleiter bilden, die sich von dem ersten Luftspalt zu einem ersten Pol des ersten Magneten erstrecken, wobei das dritte und vierte Polstück sich an den Enden von einem dritten und vierten Magnetflußleiter befinden, die sich zwischen den zweiten Luftspalt und dem anderen Pol des Magneten erstrecken, daß ein zweiter Magnet vorgesehen ist, dessen Pole magnetisch mit dem ersten und zweiten Magnetflußleiter verbunden sind, daß ein dritter Magnet vorgesehen iit, dessen Pole magnetisch ■ mit des dritten bzw. vierten Magnetflußleiter verbunden

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   - ρ - 1Α-23

   «ind, wobei der relatiye magnetische Wideretand der yerachiedenen Hagnetflußwege in dem Motor so ist, daß im wesentlichen das ganze Feld des zweiten Magnetes über dem weg des ersten und zweiten Polstückes und des ersten Luftspaltes durch den Rotor geht, und das ganze Feld des dritten Magneten über den Weg des dritten und rierten Polstückeβ und des zweiten Luftspaltes durch den Rotor geht.

   10. Motor nach Anspruch 8, g e k e η na e i c h η e t durch eine Fühlspule, die sich in einer zur oben genannten Achse parallelen Ebene um den Motor erstreckt und die genannten Polflächen schneidet.

   Motor, gekennzeichnet durch einen Hotor aus magnetisch weichem Material, der um eine Achse drehbar gelagert ist, die zwischen dem ersten und zweiten Pol mit einem ersten und zweiten Luftspalt zwischen dem Rotor und den Polen liegt, durch einen ersten Magneten, durch magnetflußleitende Mittel, die sich «wischen dem Pol und den entsprechenden Polen des ersten Magneten erstrecken, durch Mittel, die einen ersten und zweiten Luftspalt in den Polen bilden, die sich axial längs der Pole erstrecken und sich in den ersten und zweiten Luftspalt öffnen, durch eine ortsfeste Spule in einer zur oben genannten Achse im wesentlichen parallelen Ebene, wobei sich diese Spule rund

   8 fi Q s η R / η ^ /, -3

   3Lg

   -β'- 1Α-23

   1*38329

   um den Hotor und axial durch den dritten und vierten Spalt erstreckt, wobei Jeder der ersten und zweiten Luftspalte sich in Umfangsrichtung auf einem Kreis um diese Achse über eine Strecke erstreckt, die kleiner als die Umfangsausdehnung der diesen Spalten benachbarten Pole ist.

   12* Motor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der V/eg. für den Magnetfluß von diesem ersten Magnet einen im wesentlichen größeren magnetischeil Widerstand besitzt als der Magnetflußweg* der sich durch diese Spule erstreckt und durch den Rotor, durch einen der ersten und zweiten Luftspalte, durch den diesen benachbarten Pol und durch den gleichen Luftspalt zurück zu dem Rotor führt.

   13. Motor, gekennzeichnet durch einen Rotor aus magnetischem Material, der für Drehung um eine Achse gelagert ist, die zwischen einem ersten und zv/eiten Pol mit einem ersten und zweiten Luftspalt zwischen dem Rotor und den Polen liegt, durch einen ersten Magneten, durch magnetflußleitende Mittel, die sich zwischen diesen Polen und den entsprechenden Polen dieses ersten Magneten erstrecken, durch Mittel, die einen dritten und vierten Luftspalt in den Polen bilden, die sich axial längs der Pole erstrecken und sich in den ersten und zweiten Luftspalt öffnen,

   SL9

   - / - · 1A-23

   wobei der dritte Luftspalt den ersten Pol in ein erstes und zweites Polstück trennt und der vierte Luftspalt den zweiten Pol in ein drittes und viertes Polstück trennt, wobei die Folge der Polstücke in ITmfangsriehtung ist: erstes, zweites, drittes und viertes Polstück, sowie durch eine erste Spule, die sich um das erste Polstück und eine zweite, die sich um das dritte Polstück erstreckt·*

   14· Motor nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine dritte und vierte Spule, die um das zweite bzw. vierte Polstück gewickelt sind.

   809806/0343