DE1463833C3 - Gleichstrommotor mit massearmen Hohlläufer - Google Patents

Description

bedarf vermindert. Die zur Anwendung gebrachte Wellenwicklung läßt sich ohne weiteres und unmittelbar zu den leitenden Ansätzen des Kommutators hin einschleifen, so daß zusätzliche Anschlüsse und Anzapfungen entfallen. Die außerhalb des aktiven Läuferspaltes liegenden, radial nach außen weisenden Nasen stören dessen minimal ausgelegte Spaltbreite nicht.

Der erfindungsgemäß aufgebaute Gleichstrommotor wird an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es bedeutet

F i g. 1 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Gleichstrommotors,

Fig. 2 einen verkleinerten Querschnitt entlang der Linie H-II der F i g. 1,

F i g. 3 eine Draufsicht auf den zylindrischen Hohlläufer des in F i g. 1 wiedergegebenen Motors entlang der Linie IH-III,

Fig.4 eine Darstellung der Abschlußscheibe des Hohlläufers im Querschnitt von der Linie IV-IV von ao Fig. 1 ausgesehen,

Fig.5 eine Darstellung der Kommutator-Endplatte von der Linie V-V in F i g. 1 aus gesehen,

F i g. 6 ein Schaltdiagramm der für den Hohlläufer nach F i g. 1 benutzten Wellenwicklung.

Gemäß F i g. 1 und 2 besitzt der Gleichstrommotor 10 im Statorteil eine Magnetpolanordnung, die sich aus vier permanenten Magneten 11 zusammensetzt und auf einem Kreisring 12 des Motorgehäuses montiert ist, das aus ferromagnetischem Material bestehend den magnetischen Kreis schließt.

Des weiteren enthält der Gleichstrommotor 10 einen aus Isoliermaterial bestehenden zylindrischen Hohlläufer 14 in Form einer dünnwandigen Hülse, die eine Wellenwicklung 15 trägt. Die Wellenwicklung 15 ist in Achsrichtung angeordnet und gleichmäßig über die Oberfläche des Hohlläufers verteilt, d. h., die Leiterzüge liegen bei homogenem Strombelag parallel zur Motorwelle 17. Der zylindrische Hohlläufer 14 ist mittels Flanschen aus Isoliermate- 4<rial im Bereich beider Stirnflächen auf der Motorwelle 17 befestigt, die ihrerseits in den Lagern 18 im Motorgehäuse gelagert ist. Auf den Flanschen sind aus Isoliermaterial bestehende Abschlußscheiben 16 α und 16 b angeordnet.

Innerhalb des Hohlläufers und unabhängig von diesem ist auf der Motorwelle 17 ein Kern 13 aus ferromagnetischem Material geringen magnetischen Widerstandes gelagert. Hierfür ist der Kern 13 mit Lagern 20 versehen, die eine freie Drehbarkeit des Kerns sowohl gegenüber der Motorwelle 17 als auch gegenüber dem Hohlläufer 14 ermöglichen.

Der Gleichstrommotor nach F i g. 1 ist mit einem Flachkommutator versehen. Hierfür ist eine von der Abschlußscheibe 166 getragene Endplatte 21 vorgesehen, deren dem Hohlläufer 14 abgewandte Seite den Flachkommutator bildet. Die Segmente des Flachkommutators weisen an ihrem äußeren Umfang radial über die Endplatte 21 vorstehende Ansätze 22 auf, die elektrisch leitende Anschlußpunkte bilden (vgl. hierzu auch Fig.5). Die Schleifkontakte 23, 24 für den Kommutator sind um 90° versetzt zueinander angeordnet.

Die Wellenwicklung 15 — entsprechend F i g. 3,4 und 5 — besteht aus Spulendraht, der zwischen bestimmten Haltepunkten (Nasen) der beiden Abschlußscheiben 16 α und 16 b angeordnet ist und des weiteren eine Schleife der Wellenwicklung 15 bildend, mit bestimmten Ansätzen 22 der Kommutatorsegmente verbunden ist.

Um die Wellenwicklung als Einlagenwicklung auf dem Hohlläufer 14 in der gewünschten axialen Ausrichtung festzuhalten, kann ein geeignetes Kunstharz — beispielsweise ein Epoxyharz — aufgebracht werden.

Die Nasen in den Abschlußscheiben 16 a und 166 sind in F i g. 6 durch zwei Reihen von Punkten 1 bis 26, und die Ansätze 22 der Kommutatorsegmente sind mit einer weiteren Reihe von Punkten 1 bis 13 wiedergegeben. Dementsprechend geht der Leiterzug von der Nase Nr. 1 der Abschlußscheiben 16 a und 166 zum Ansatz Nr. 2 gegenüber der Nase Nr. 4 und 5. Sodann verläuft der Leiterzug vom Ansatz Nr. 2 zur Nase Nr. 8. Die Kreuzungsstellen der Leiterzüge im Bereich der Abschlußscheibe 16 α sind isoliert. Auf diese Art wird eine fortschreitende Wellenwicklung ausgebildet, wobei die Leiterzüge auf der Oberfläche des Hohlläufers aneinanderliegend angeordnet sind und praktisch die ganze Läuferoberfläche bedecken.

Das magnetische Feld des Gleichstrommotors wird, von den Magneten 11 ausgehend, über den Luftspalt, in dem sich der Hohlläufer dreht, über den Kern 13 geschlossen, wie dies in F i g. 2 mittels gestrichelter Linien angedeutet ist. Der Kern 13 ist, wie ausgeführt, in Lagern 20 gehalten, so daß sich die Motorwelle 17 im Inneren des Kerns 13 drehen kann, dieser hierbei aber im wesentlichen stationär bleibt. Im Betrieb vermag eine geringfügige Rotation des Kerns aufzutreten, doch ist diese ohne nennenswerte Bedeutung. Um diese gegebenenfalls vollkommen zu unterbinden, kann der Kern 13, wie bekannt, mit Nuten versehen werden, die mit den Spalten zwischen benachbarten Magneten 11 übereinstimmen, so daß auf diese Weise der Kern magnetisch festgehalten werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

der eine in Form einer Wellenwicklung geführten

Patentanspruch: Ankerwicklung nach Art einer gedruckten Schaltung

trägt. Sein ferromagnetischer Kern ist fest an einer

Gleichstrommotor mit einem massearmen zy- Stirnseite des Motorgehäuses angeschraubt und ragt

lindrischen Hohlläufer, über dessen Oberfläche 5 soweit in den einseitig offenen Hohlraum des Glok-

eine Ankerwicklung mit parallel zur Motorwelle kenankers hinein, daß er dessen aktive Wicklungs-

ausgerichteten, mittels Nuten geführten Leiterzü- fläche übergreift.

gen gleichmäßig verteilt ist, wobei der mittels Glockenanker sind nur im Bereich einer Stirnzweier Flansche fest mit der Motorwelle verbun- fläche fest mit der Achswelle des Motors verbunden dene Hohlläufer im ringförmigen Luftspalt zwi- io und ansonsten über die Gesamtlänge ihres Ankers sehen einer vom ferromagnetischen Motorge- freitragend gehalten, so daß sie entsprechend stabil häuse getragenen Magnetpolanordnung und mit dem dafür nötigen Masseaufwand ausgeführt einem innerhalb des Hohlläufers befindlichen, sein müssen. Für Anwendungsgebiete, in denen exauf der Motorwelle frei drehbaren ferromagne- trem kleine Zeitkonstanten durch sehr geringe tischen Kern angeordnet ist, gekennzeich- 15 Läufermasse bei gleichzeitig hoher Drehzahl anzun e t durch die Gesamtheit folgender Merk- streben sind, eignen sie sich deshalb wenig. Der sich male: über die gesamte axiale Länge selbsthaltende Glok-

a) der Hohlläufer (14) besteht aus einer Hülse kenläufer muß mechanisch so stabil sein, daß er in aus Isoliermaterial oder aus einem elektrisch einem möglichst schmalen, etwa der Dicke des Läuleitenden, unmagnetischen Werkstoff; 20 fers gleichkommenden Luftspalt zwischen den Ma-

b) auf den Flanschen aus Isoliermaterial sind gnetpolen auch bei hoher Beschleunigung und Drehgleichfalls aus Isoliermaterial bestehende zahl jegliche Auslenkungen aus der Rotationsfläche Abschlußscheiben (16 a, 16 b) angeordnet, vermeidet, so daß hierdurch bedingte Unregelmädie am Umfang radial über die Hülse vorste- ßigkeiten in der Laufcharakteristik ausgeschlossen hende Nasen aufweisen, zwischen denen die 25 werden. Die Forderung eines möglichst schmalen Leiterzüge in Form einer Wellenwicklung Luftspalts einerseits, in dem sich die Ankerwicklung (15) geführt sind; dreht, und eines massearmen Läuferaufbaus anderer-

c) eine der Abschlußscheiben (16 b) trägt eine seits, zwingt bei nur einseitiger Lagerung zur Einhal-Endplatte (21), deren dem Hohlläufer abge- tung extrem niedriger Fertigungstoleranzen, was zu wandte Seite als Flachkommutator ausgebil- 30 einer merklichen Verteuerung im Herstellungsverfahdet ist; ren führt.

d) die Segmente des Flachkommutators weisen Schließlich ist noch ein weiterer Motor mit einem an ihrem äußeren Umfang radial über die Glockenanker bekannt (französische Patentschrift Endplatte (21) vorstehende Ansätze (22) 1 231 257), in dessen Innerem ein Permanent-Magnet auf, in die die Wellenwicklung eingeschleift 35 mit seiner Polanordnung untergebracht ist, wobei der ist. magnetische Kreis über das ferromagnetische Gehäuse geschlossen wird. Der Glockenanker besteht aus einer freitragenden Drahtanordnung, deren erfor-

derliche Stabilität durch eine Kreuzverflechtung der

40 einzelnen Windungen untereinander erreicht ist. An einer Seite ist die kreuzförmige Drahtanordnung an

Die Erfindung betrifft einen Gleichstrommotor den jeweiligen Kreuzungspunkten mit zusätzlichen

nach dem Oberbegriff des Anspruchs. Anzapfungen versehen, um die erforderlichen elektri-

Ein solcher ist durch die ausgelegten Unterlagen sehen Verbindungen zu einem Flachkollektor zu

der Patentanmeldung S 22 991 bekannt. Dieser 45 schaffen.

Gleichstrommotor ist mit einem relativ dickwandi- Ausgehend von einem Gleichstrommotor der eingen, aus Eisen bestehenden Trommelläufer versehen, gangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe der an seinen beiden Stirnflächen über je einen zugrunde, bei einfacherer Fertigungstechnik eine exFlansch fest mit der Motorwelle verbunden ist. Seine trem kleine mechanische Zeitkonstante zu erzielen.
Ankerwicklung ist in über die gesamte Länge des 50 Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Trommelläufers in Achsrichtung verlaufende und in Kennzeichen des Anspruchs angegebenen Merkmale gleichmäßigen Abständen in diesem vorgesehene Nu- erreicht.

ten eingebracht. Im Inneren des Trommelläufers be- Da der zylindrische Hohlläufer, an beiden Stirnfläfindet sich ein ferromagnetischer Kern, der relativ zu chen gehalten, ein sehr geringes Trägheitsmoment bei diesem und auch gegenüber der Motorwelle frei 55 extrem kleiner Masse aufweist, zeichnet sich der erdrehbar ist. Die nicht unerhebliche Masse des eiser- findungsgemäße Gleichstrommotor durch eine außernen Trommel 1 aufers bedingt zwangläufig beim An- ordentlich kleine mechanische Zeitkonstante, die in fahren und Abbremsen des Motors ein hohes Trag- der Größenordnung von 0,004 see. liegen kann, aus, heitsmoment und damit eine entsprechend große d. h., daß in dieser Zeit unter Last 63 ^u/o der Endge-Zeitkonstante. Auch wird bei dem bekannten Motor 60 schwindigkeit der Motordrehzahl erreicht werden, ein Ringkollektor verwendet, der über zusätzliche Der eisenfreie Hohlläufer ist unempfindlich gegen Anzapfungen mit der Wicklung des Trommelläufers hohe Impulsstrombelastungen und zeigt keine Entverbunden werden muß. Die beachtliche Masse des magnetisierungserscheinungen. Die gleichmäßig über bekannten Hohlläufers eignet sich nicht für eine die äußere Läuferoberfläche verteilte Wellenwickmöglichst trägheitsfreie Steuerung von Bewegungs- 65 lung bedingt, daß auch kurzzeitige Überbelastungen ablaufen. des Gleichstrommotors nicht zum Überhitzen be-

Auch ist ein Gleichstrommotor mit einem Glok- stimmter Oberflächenbereiche führen. Durch die

kenanker bekannt (deutsche Patentschrift 1 106 855), Verwendung eines Flachkollektors wird der Raum-