DE1488472A1

DE1488472A1 - Elektromotor

Info

Publication number: DE1488472A1
Application number: DE19651488472
Authority: DE
Inventors: Kavanaugh Richard James
Original assignee: Consolidated Electronics Industries Corp
Current assignee: Consolidated Electronics Industries Corp
Priority date: 1964-10-09
Filing date: 1965-10-08
Publication date: 1969-07-03
Also published as: NL6513104A; GB1129522A; BE670543A; CH442524A

Description

CONSOLIDATED ELECTRONICS INDUSTRIES CORP., 100 East 42nd Street, NEW YORK, New York, U.S.A_n

Elektromotor

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Motor, der grundsätzlich eine schrittweise Bewegung ausführt. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Zählmotor, der geeignet ist für eine direkte Anzeige der Zahl der Schritte, die der Rotor von einer Anlaiiysputaition aus gedreht hat.

Der Motor besitzt einen Stator, der aufgebaut ist aus einem Paar von Spulen, die im wesentlichen nebeneinander auf emci gemeinsamen Achse montiert sind. Jede Spule hat eine Anzahl ferro-magnetisch weicher Statorpole, die rund um seinen Umfang verteilt und in zwei Sätze unterteilt sind, von denen beide magnetisch verkettet sind mit der Spule, so daß alle Pole eines Satzes von einer magnetischen Polarität sind, wenn die Spule durch einen Gleichstrom erregt wird und alle Pole des anderen Satzes unter der gleichen Bedingung von entgegengesetzter magnetischer Polarität sind.

Jeder Satz hat eine gleiche Anzahl von Polen und die einzelnen Pole der beiden Sätze sind ineinander eingeschichtet. Zusätzlich sind die Sätze der Statorpole für eine Spule um 90 elektrische Grade versetzt gegenüber den Sätzen der Statorpole für die andere Spule. Der Rotor hat ein permanent

009627/Öm BAD ORIGINAL

magnetisiertes Band, das in einzelne Polbereiche mit' abwechselnder Nord- und Südpolarität unterteilt ist. Die Gesamtzahl dieser Polbereiche ist gleich zur Gesamtzahl der Statorpole für eine der Spulen oder gleich zweimal der Zahl der Statorpole in einer der Sätze. Während der Motor nach der Erfindung einfach als ein Motor betrieben werden kann mit einer mechanischen Leistungsabgabe für die Rotorwelle ist er auch besonders geeignet für die Benutzung als ein Zählmotor durch Anordnung von Zahlen um die äußere Oberfläche des Rotors, der dann wieder die Stator pole umgibt. Der Mechanismus kann dann hinter einem Schirm angeordnet werden, so daß zu einer Zeit nur eine Zahl sichtbar ist, die angibt, in welchem Ausmaß sich der Rotor von einer Anfangsposition aus gedreht hat. Mehr als ein Zählmotor kann zu einer Zeit benutzt werden, um eine Anzeige zu erzielen, die mehr als eine Ziffer hat. So können beispielsweise sechs Zählmotoren in einer Reihe längs einer gemeinsamen Achse angeordnet werden, um eine Sechs-Zahl-Able sung zu ergeben ähnlich wie sie auf mechanischen Standartzählern gezeigt wird. Ein Zähler, der mehrere Motoren des in Rede stehenden Typs verwendet, hat jedoch den Vorteil, daß jede Ziffer getrennt gesteuert werden kann, um fast augenblicklich die Addition oder Subtraktion von relativ großziffrigen Zahlen zu gestatten.

Es ist ein Hauptziel der Erfindung, einen verbesserten Motor einfacher Form zu schaffen, der grundsätzlich schrittweise arbeitet. Weiterhin soll ein Schrittschaltmotor mit Außenrotor geschaffen werden, der eine einfache Konstruktion aufweist und insbesondere geeignet ist für die Verwendung als numerischer Zählanzeiger und für die Schaffung eines vielziffrigen Zählers, der aus einer Gruppe solcher Motoren aufgebaut ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele, in denen Fig. 1 eine Darstellung des Motors nach der Erfindung in auseinandergezogener Anordnung ist,

Figur 2 ein Querschnitt des Motors nach Fig. 1 ist,

909027/0474 - ³ -

■U88472

Figur 3a die Polanordnung des Motors nach Fig. 1 in abgewickelter Darstellung zeigt und die Figuren 3b - 3d das Fortschreiten des Rotors zeigen für aufeinanderfolgende Umschaltungen der Speiseströme,

Figur 4 eine schematische Darstellung einer Grund schaltung für den Betrieb des Motors nach Fig.l als Schrittschaltmotor wiedergibt,

Figur 5 eine Schaltungsanordnung ist für den Betrieb desMotors nach Fig. mit Wechselstromspeisung,

Figur 6 einen Querschnitt zeigt einer anderen Ausführungsform des Motors, der einen Rotor besitzt innerhalb des Ringes von Statorpolen und

Figur 7 eine Abwicklung der Ötatorpole des Motors nach Fig. 6 zeigt. "

Die Teile des Motors nach Figur 1 sind längs der Achse voneinander getrennt worden, um ihre Beziehung zueinander klarzustellen. Der erste Teil ist eine Grundplatte 11, auf welcher die Statorelemente montiert sind , und welche Montagelöcher 12 sowie eine Zentralöffnung 13 aufweist, innerhalb welcher ein weicher Stahlkern 14 festgeklemmt sein kann. Der Kern ist normalerweise hohl und hat eine Lagerstelle 16, die an einem Ende sichtbar ist und eine ähnliche Lagerstelle am anderen Ende, die in der Zeichnung nicht gezeigt wird, um die Rotorwelle zu tragen. Der Kern 14 bildet die Stütze für eine weiche Stahlscheibe 18 mit einer zentralen öffnung 19, die einen Durchmesser hat, der bündig auf den Kern 14 paßt, um ( eine gute magnetische Kopplung zwischen beiden zu erzielen. Gewünschtenfalls kann auch ein kurzer hohler zylindrischer weicher Stahlkern 21 über den Hauptkern 14 geschoben werden bis gegen die rückwärtige Fläche der Scheibe 18. Dieser kurze Körn dient teilweise als eine Stütze von niedrigem magnetischen Widerstand für eine kurze zylindrische Spule 22, die um einen Spulenträger 23 gewickelt ist und teilweise als ein Distanzhalter zur Trennung einer zweiten Scheibe 24 von der ersten Scheibe 18. Vorzugsweise ist die axiale Länge des Kernes 21 im wesentlichen gleich zur axialen Länge des Spulenträgers 23.

909827/0474

Die Scheibe 18 hat einen Satz von im wesentlichen gleich weit entfernten, identischen Statorpolen 26, die an ihrem äußeren Umfang gebildet und gebogen sind, so daß sie im wesentlichen parallel zur Achse des Motors und gerade außerhalb der Spule 22 liegen. Diese Statorpole 26 können gebildet werden durch Biegen radialer Vor Sprünge der Scheibe 18 und sie können ferner verbessert werden durch Ausgestaltung der VorSprünge, so daß sie kleine Teile eines Zylinders sind. Der Zweck der Scheibe 18 ist die Schaffung einer guten magnetischen Kopplung zwischen der Spule 22 und den Statorpolen 26 und für diesen Zweck sollte der Durchmesser der Scheibe annähernd gleich dem Durchmesser des Spulenträgers 23 sein. Es fc kann jedoch unter gewissen Umständen erwünscht sein, den Durchmesser

der Scheibe 18 etwas geringer als den Durchmesser des Spulenträgers zu wählen, in welchem Falle die Statorpole 26 sich radial nach außen erstrekken müssen, um am Spulenträger 23 und der Spule 22 vorbei-zu-kommen.

Die zweite Scheibe 24 ist ähnlich der ersten Scheibe 18, außer daß anstelle eines Satzes von Statorpolen 27 ein zusätzlicher Satz 28 vorhanden ist, welche der entgegengesetzten Richtung zugekehrt ist. Es .gibt die gleiche Polanzahl in dem Satz 27 wie in dem Satz 26 und die Scheibe 24 ist so in bezug auf die Scheibe 18 orientiert, daß jeder der Pole 27 im wesentlichen in der Mitte zwischen zwei der Pole 26 liegt. Vorzugsweise sind auch die Pole 27 zylindrisch geformt, so daß sie in derselben zylindri-' sehen Fläche wie die Pole 26 liegen dicht bei, jedoch gerade außerhalb

des Spulenträgers 23 und der Spule 22. Wegen der Tatsache, daß die Scheibe 24 am entgegengesetzten Ende der Spule 22 von der Scheibe 28 liegt , erregt ein Gleichstrom, def in der Spule 22 fließt, eine dieser Scheiben, so daß ein magnetischer Nordpol entsteht und die andere, so daß ein magnetischer Südpol entsteht. Wegen der direkten magnetischen Verbindung zwischen den Polen 26 und der Scheibe 18 nehmen die Pole die gleiche magnetische Polarität an wie die Scheibe. In ähnlicher Weise werden die Pole 27 die gleiche magnetische Polarität annehmen wie die Scheibe 24, welche die entgegengesetzte Polarität ist gegenüber der der Scheibe 18 und der Pole 26.

909827/0474

Hinter der Scheibe 24 befindet sich ein zweiter kurzer zylindrischer weicher Stahlkern 29, der dem Kern 21 entspricht und bündig über den Kern 14 paßt. Eine zweite kurze zylindrische Spule 31, die auf einen Spulenträger 32 gewickelt ist, paßt über den Kern 29 und innerhalb der Statorpole 28. Eine dritte Weichzahlscheibe 33 paßt auf den Kern 14 hinter dem Kern 29 und dem Spulenträger 32 und ist versehen mit einem Satz von Statorpolen 34, deren Zahl der der Statorpole 28 entspricht und mit ihnen ineinander geschichtet ist, so daß jeder der Pole 34 im wesentlichen gleichen Abstand hat zwischen zwei der Pole 28.

Die Pole 34 und 28 sind zahlmäßig gleich mit den Polen 26 und 27, aber sind in ihrer Winkellage ihnen gegenüber elektrisch um etwa 90° versetzt. In Bezeichnungen des mechanischen Abstandes können die Pole 28 und 27 ursprünglich als nebeneinander liegende Auswärtsvorsprünge der Scheibe gebildet sein mit einem Rand eines jeden Poles 28 angrenzend an einen Rand jeden Poles 27, jedoch mit einem Zwischenraum zwischen dem anderen Rand des Poles 27 und dem dichtesten Rand des nächsten Poles 28. Wenn der Motor als Zählmotor auf der Grundlage des üblichen Zahlensystems mit der Basis 10 benutzt werden soll, gibt es fünf Statorpole in jedem der Sätze 26, 27, 28 und 34 und vorzugsweise sollte jeder der Pole im wesentlichen in der Größe und Form gleich sein mit jedem der anderen Pole desselben Satzes und der anderen Sätze. In diesem Falle und in Anbetracht der Tatsache, daß beide Polensätze 27 und 28 gebildet sein können durch periphere Erstreckungen des gleichen Tisches 24 und in Anbetracht der weiteren Tatsache, daß es erwünscht ist, daß alle Statorpole aller Sätze auf der gleichen zylindrischen Fläche liegen, kann jeder der Statorpole eine maximale Winkelabmessung von 18 (mechanisch) haben. Wenn so die Teile zusammengebaut werden, um die Pole 26 mit den Polen 27 ineinander zuschichten, wird auf jeder Seite jedes Poles ein Abstand vorhanden sein und jeder der Abstände wird annähernd von der gleichen • Abmessung sein wie jeder der Pole. Natürlich kann es unter gewissen

809827/0474

Umständen erwünscht sein, die Scheibe 24 in zwei Teile zu unterteilen. In diesem Falle gäbe es nicht die gleiche Begrenzung bei der Winkelweite der Pole, und es würde vielmehr möglich sein, jeden der Pole in jedem Satz zweimal so weit zu machen wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.

Der Rotor besitzt einen, Polabschnitt in der Form eines permanent magnetisierten zylindrischen Ringes 36, der so magnetisiert ist, daß er zweimal so viel magnetische Pole um seinen inneren Umfang verteilt hat als der Zahl der Statorpole in einem der Sätze 26, 27, 28 oder 34 entspricht. Ferner ist es wünschenswert aus Gründen des Nutzeffektes, daß jeder der magnetischen W Pole in dem zylindrischen Rotor glied 36 eine möglichst große Oberfläche hat. Diese Polbereiche sind durch die Bezugszeichen 37a und 37b, 37c usw. angegeben und wie dargestellt ist, sind sie abwechselnd Nord- und Südpole. Im Falle eines Zählmotors für Zahlen von 0 bis 9 gibt es zehn solcher Rotorpolbereiche 37a bis 37j, Es ist gefunden worden, daß ein sehr befriedigendes Material zur Bildung der zylindrischen Rotorpolglieder 36 ein permanent magnetisches Material ist, wie Bariumferrit, das entweder flexibel oder ein keramisches Material sein kann und die gleichen magnetischen Eigenschaften als ein hartes Ferrit aufweist.

Der Ring 36 kann ein Teil einer nicht ferromagnetis chen oder ferromagne- \ tischen Rotorhülle 38 sein oder innerhalb dieser Hülle 38 angeordnet sein, welche Hülle eine zentrale Rotorwelle 39 und eine Endscheibe hat, die an der Welle 39 befestigt ist, so daß sie von ihr gestützt wird und an ihrem äußeren Umfang befestigt ist an der Rotorhülle oder dem Rotorgehäuse 38. Die äußere Zylinderfläche der Rotorhülle 38 kann Zahlen aufweisen, die aufgedruckt oder in anderer Weise angebracht sind und durch einen Schlitz 42 in einem äußeren Deckel 43 beobachtet werden können.

Figur 2 ist ein Quschnitt des Motors *iiach Fig. 1 nach dem Zusammenbau. Ersichtlich ist, daß die Teile kompakt zusammenpassen und die Statorpole 26 und 27 liegen nebeneinander für den größten Teil ihrer Länge, was auch

909827/0474 _ ₇ _

d die Scheiben 24 und 33

die Pole 28 und 34 tun. Die Länge des Rotors oder wenigstens des magnetisieren Ringes 36 davon ist annähernd gleich der totalen Länge, die eingenommen wird durch die vier Sätze der Statorpole 26, 27, 28 und 34. Diese ist etwa gleich der kombinierten axialen Länge der beiden Spulenkörper 23 und 32 vermehrt um die Dicke der Scheibe 24, welche schmal ist im Vergleich mit irgendeiner der Spulen.

Wie sich aus der Figur ergibt, bildet der Kern 21 einen guten magnetischen Weg durch die Spule 22, um die Tische 18 und 24 zu verbinden, während der Kern 29 demselben Zweck für die Spule 31/dient. Der Hauptkern 14 verbessert ferner den. magnetischen Kreis. λ

Um mehr im Einzelnen die Anordnung der Statorpöle und die Betriebsweise des Motors zu illustrieren, sind die Pole sowohl für den Stator als auch den Rotor in abgewickelter Form dargestellt in der Fig. 3a gezeigt. Hier ist gezeigt, daß die Pole 26 sich von dem Rand der Scheibe aus in Richtung auf die Scheibe 24 erstrecken. Die letztere hat die Pole 27, die sich vnn ihr aus in einer Richtung erstrecken und Pole 28, die sich von ihr aus in der entgegengesetzten Richtung gegen die Scheibe 33 erstrecken. Die letztere hat Pole 34, die sich in einer Richtung der Scheibe 24 erstrecken.

Die Pole 26 und 27 liegen nebeneinander, wie auch die Pole 28 und 34 und durch die überlappenden Statorpole gesehen sind sie XKKh&aträtbgx Rechtecke 37 a und 37j, welche die Rotorpole darstellen und durch die Buchstaben N und S angegeben sind, da sie Nord- und Südpolarität haben. In der in Fig. 3a angegebenen Lage ist angenommen, daß Strom in der Spule 22 in solcher Richtung fließt, daß die Pole 26 Nordpole werden in bezug auf die Pole 27, welche daher Südpole sind, jedoch wird angenommen, daß der Strom der Spule 31 in einer solchen Richtung fließt, daß die Pole

909827/0474

- 8 -BAD ORIGINAL

Nordpole sind und die Pole 34 Südpole. Es liegt keine Anomalie in der , Tatsache, daß die Pole 27 angegeben werden als Südpole und die Pole 28, welche in derselben f err omagnetis chen Scheibe 24 befestigt sind, als Nordpole angegeben sind; die Polarität der Pole 27 und 28 hat nur bezug auf ihre ineinandergeschichteten Pole 26 bzw. 34. Wenn es irgendwelche Schwierigkeiten für das Verständnis dieser Tatsache gibt, kann 'eine Vereinfachung erreicht werden durch die Vorstellung, daß die Scheibe 24 längs der Linie 44 in zwei getrennte Scheiben 24a und 24b unterteilt wird. Da die Scheibe 24a magnetisch gekuppelt sein würde mit der Spule 22, würde der Fluß durch die Scheibe 24a bestimmt durch den Strom in jener Spule. Entsprechend würde der Fluß in der Scheibe 24b bestimmt sein durch den Strom, der in der Spule 31 fließt unabhängig von dem Strom durch die Spule 22.

der Wie dargestellt, gibt es fünf Pole in jedem/Statorpolensätze 26, 27, 28 und 34 und diese Pole sind alle im wesentlichen von der gleichen Größe und haben im wesentlichen gleichen Abstand voneinander. Sie bedecken daher einen Winkelbereich von nicht mehr als ungefähr 18 . Diese Weite kann unter 18 reduziert werden, aber auf Kosten einer Veränderung des gesamten Polbereiches und deshalb der Wirksamkeit des Motors. Wenn andererseits die Mittelscheibe 24 wirklich geteilt ist längs der Linie 44, gibt es keinen Grund, aus dem die Winkel weite der Pole 27 und 28 nicht erhöht werden kann. In diesem Falle würde das Maximum erreicht werden, wenn jeder der Pole 27 an beiden seiner Nachbarpole 26 stumpf anliegen würde und jeder der Pole 28 anstoßen würde an beide seiner Nachbarpole 34 .

Figur 3b zeigt die Winkellage der Rotorpole 37a bis 37j für die magnetische PSlarität illustriert in Fig. 3a. Diese magnetische Polarität würde derart sein, daß die Südpole in den Sätzen 27 und 34 die Nordpole 37a, 37c, 37e, 37g und 37i des Rotors anzeigen wurden und die Nordpole der Pole 26 und 28 würden die restlichen Südpole des Rotors anziehen. Bei Umkehr des Stromflusses in der Spule 22, jedoch nicht in der Spule 31, wird die

909827/0Λ74 " ⁹ "

BAD ORIGINAL

Polarität der Pole 26 und 27 umgekehrt und dies verursacht den Rotor 26, um einen halben Schritt zu drehen. Dies ist angegeben in Fig. 3c. Bei einer Umkehr des Stromes in der Spule 31 ergibt sich eine weitere Bewegung um einen halben Schritt des Rotors in die Stellung, die in Fig. 3d angegeben ist. Dies ist gemäß Fig, 1 erforderlich, um die Rotorhülle 38 genügend zu drehen, um sie von einer Lage zu bewegen, in welcher eine der Zahlen auf ihrer äußeren Zylinderfläche versetzt wurde durch die Öffnung 42, und zwar in eine Stellung, in welcher die nächste angrenzende Zahl versetzt wurde. Ob die nächste angrenzende Zahl die nächst höhere oder die nächst niedrige Zahl ist, hängt von der Folge der Stromumkehr in den Spulen 22 und 31 ab, da der Rotor mit gleicher Leichtigkeit in jeder Richtung dreht. I

Figur 4 zeigt eine vereinfachte schematische Schaltungsanordnung für den Betrieb des Motors, Wie ersichtlich ist, haben die Spulen 22 und 31 Mittelabgriffe 46 bzw. 47, um eine Verbindung mit geeigneten Spannungsquellen 48 und 49 zu erleichtern. Die äußeren Enden der Spule 22 sind verbunden mit Stromquellen, hier angegeben als zwei Klemmen 51 und 52 eines einpoligen Doppelhubschalters 53. Wie bekannt ist, können die Stromquellen Teile, wie z.B. Transistoren, eines modernen elektronischen Kreises sein. Die Spule 31 ist in ähnlicher Weise mit den Klemmen 54 und 56 eines Schalters 57 verbunden. Weil die Spulen mit einer Mittelabzapfung versehen sind, wird in jedem Augenblick nur die Hälfte ihrer Wicklungen verwendet und es I

ist möglich, die Wirksamkeit des Motors dadurch zu verbessern, daß man ihn so betreibt, daß alle Wicklungen jeder Spule 22 und 31 in jedem.Augenblick benutzt werden. Dies würde jedoch Schaltmittel erfordern für die Polarität des angewandten Stromes auf beiden Enden der Spule und es ist einfacher, Polarität zwischen eIkx nur einem Ende zu einer Zeit zu schalten, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.

Figur 5 erläutert die Art, wie der Motor mit einer Einphasen-Wechselstrom quelle verbunden werden kann. In diesem Falle brauchen die Mittelabzapfungen 46 und 47 nicht benutzt zu werden und ein Kondensator 58 kann in Serie

809827/0474 " ¹⁰ "

U88A72

mit einer der Spulen verbunden werden, z.B. mit der. Spule 31, um die notwendige Phasenverschiebung zwischen den Strömen und den Spulen 22 und 31 zu erzielen. Wenn auch die Phasenverschiebung nicht ganz genau 90 sein mag, so kann in einem solch einfachen Stromkreis sie doch leicht dicht bei dieser Größe erzielt werden und den Motor betriebsfähig machen.

Figur 6 ist ein Querschnitt eines Motors, der dieselben Spulen 22 und 31 in denselben Spulenkörpern 23 bzw. 32 hat. Eine erste Statorpolscheibe 118, welche ähnlich ist der Scheibe 18 nach Fig.l, ist parallel und angrenzend an eine Seite des Spulenkörpers 23 und ist an der Grundplatte 11 befestigt. Jedoch hat der äußere Umfang der Scheibe 118 nicht einzelne Statorpole, die sich von hieraus erstrecken, vielmehr hat sie ein festes zylindrisches Band 59, das vorzugsweise aus demselben ferromagnetisch leichten Material wie die Scheibe 118 gebildet ist. Die Scheibe hat eine zentrale Öffnung und sie hat eine Mehrzahl von Statorpolen, die sich von dem Rand der Scheibe aus um diese zentrale Öffnung herum erstrecken. Zwei der Pole 126 sind in der Querschnittsdarstellung der Fig. 6 angegeben.

Wie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 hat der Motor der Figur 6 eine gemeinsame ferromagnetisch weiche Scheibe 124 zwischen den beiden Spulenkörpern 23 und 32 und diese zentrale Scheibe hat auch eine Öffnung und eine Mehrzahl von Statorpolen 127 und 128, die sich senkrecht zur Ebene der Scheibe erstrecken und im gleichen Abstand um diese zentrale Öffnung herum angeordnet sind. Eine dritte Statorpol scheibe 133 grenzt an an die andere Seite des Spulenkörpers 32 von der Scheibe 24. Die Scheibe 133 ist ähnlich der Scheibe 118 und hat einen äußeren zylindrischen Rand 31, der sich gegen den zylindrischen Rand 59 erstreckt, um ein vollständiges äußeres Gehäuse für die Spulen zu schaffen und einen vollständigen ferromagnetisch weichen Pfad für den magnetischen Fluß. Die Scheibe 133 hat eine zentrale öffnung mit Statorpolen, die sich senkrecht zur Ebene der Scheibe erstrecken und mit den Polen 128 ineinandergeschichtet sind. Mehrere Vorsprünge 62 erstrecken sich vom äußeren Umfang der zentralen Scheibe 124, um die

000627/0Λ74 - u -

Ausrichtung dieser Scheibe und ihrer Pole in bezug auf die anderen Scheiben 118 und 130 sowie deren betreffenden Statorpole zu erleichtern. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, können die Vorsprünge 62 im rechten Winkel gebogen sein zur Scheibe 124 hin,, um befestigt zu werden an einem der zylindrischen Bänder, in diesem Falle am Band 61 mittels eines Schraubensatzes 63,. obwohl andere Mittel zur genauen Anordnung der Scheibe 24 statt des Schraubensatzes benutzt werden können; z. B. können Einschnitte gebildet werden in gegenüberliegenden Teilen derRänder der zylindrischen Bänder 59 und 61 und kurze radiale Sprossen, die sich vom Umfang der Scheibe 124 erstrecken, können in Einschnitte eingepaßt werden.

Der Rotor des Motors der Figur 6 befindet sich auf der Innenseite der Spulen 22 und 31 und schließt einen permanent magnetisierten hohlen Zylinder 136 ein, der vorzugsweise aus Bariumferrit besteht mit einer gleichen Anzahl von Nord- und Südpolen in gleicher Weise magnetisiert um ihre äußeren zylindrischen Flächen. Diese Pole erstrecken sich im wesentlichen über die ganze Länge des Zylinders 136, um zusammenzuarbeiten mit allen Statorpolen 126, 127, 128 und 134. Das permanent magnetische Material ist durch ein Verbindungsmittel 64 befestigt an einer Nabe 66, die aus Aluminium oder einem anderen geeigneten Material bestehen kann. Die Nabe wiederum ist befestigt an einer Welle 67, die in Lagerschalen 16 und 17 läuft mit einem ölreservoir 68 zwischen ihnen. Drucklager 69 können vorgesehen werden entsprechend der üblichen Praxis.

Da die Statorpole 126, 127, 128 und 134 alle als Material am Mittefcmnkt der Scheiben 118 , 124 und 133 gebildet sind, kann es nicht möglich sein, für diese Pole eine rechtwinklige Form zu haben, wie dies bei den Polen im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der Fall ist. Statt dessen kann es erforderlich sein, daß die Pole desMotors nach Fig. 6 konisch sein müssen, wie es in Figur 7 gezeigt wird. Jedoch ist die magnetische Wirkung dieser Pole die gleiche wie die der Pole nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. Jeder der Pole 126 hat gleichen Abstand zwischen zwei der Pole 127 und

909827/0474 -12-

- JLZ -

jeder der Pole 128 hat gleichen Abstand zwischen zwei der Pole 134.

Die Polensätze 128 und 134 sind abgesetzt in bezug auf die Polensätze 126 und 127, und zwar elektrisch um 90°.

In dem Motor nach den Figuren 6 und 7 ist eine verschiedene Zahl von Polen dargestellt gegenüber dem Motor nach Fig. 1. Jedoch ist die Zahl der Pole keine Begrenzung bei der Erfindung; entweder kann das Ausführungsbeispiel nach Figur 1 oder nach Figur 6 ausgeführt werden, und zwar mit mehr oder weniger Polen als sie dargestellt sind.

Patentansprüche j

809827/0474

Claims

Patentanwalt . " ^1O "

Dipping. Heinrich Schaefer

Hamburg-War.dibek
Zksenißstr. 6 — Ruf 652 9636

H88472

Patentansprüche:

' !..^Elektromotor, gekennzeichnet durch erste und zweite auf einer gemein- ^-^ samen Achse montierte Spulen, einen ersten Satz Statorpole, die in im wesentlichen gleichem Abstand um die erste Spule herum angeordnet und mit ihr magnetisch gekoppelt sind, einen zweiten Satz Statorpole, die im wesentlichen den gleichen Abstand haben, die zahlenmäßig gleich mit den Polen des ersten Satzes sind mit dessen sie abwechselnd geschichtet und magnetisch gekppelt sind, so daß die erste Spule eine magnetische Polaritat hat, die entgegengesetzt der magnetischen Polarität des ersten Satzes ist, wenn Strom in der ersten Spule fließt, ferner durch einen dritten Satz Statorspulen, die in im wesentlichen gleichen Abstand um die zweite Spule herum angeordnet und mit ihr magnetisch gekoppelt sind, durch einen vierten Satz Stator spulen, die im wesentlichen gleichen Abstand haben und zahlenmäßig gleich dem dritten Satz sind mit dem sie abwechselnd eingeschichtet sind, die außerdem magnetisch gekoppelt sind mit der zweiten Spule, um bei Stromüuß durch die zweite Spule die gegenüber dem dritten Satz entgegengesetzte magnetische Polarität zu haben, wobei die Pole des dritten Satzes elektrisch einen Winkelabstand von annähernd 90 von den Polen des ersten Satzes haben, schließlich gekennzeichnet durch einen Ro- ^

tor mit der gleichen Anzahl permanent magnetisiert er Pole in einem geschlossenen Band, wobei die Gesamtzahl der magnetischen Pole im Rotor gleich ist der Gesamtzahl der Statorpole in den ersten und zweiten Sätzen und abwechselnd Stator-Nord- und -Südpole um das erwähnte geschlossene Band angeordnet werden.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste der beiden auf einer gemeinsamen Achse montierten Spulen von einem Satz Statorpole umgeben wird, der sie überlappt.

- 14 -

0ΟΘ827/ΟΑ74
3. Motor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Spule auf einem gemeinsamen, magnetisch weichen Kern montiert sind.
4. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Nordpol der permanent-magnetischen Statorpole in der Winkellage von jedem Südpol um einen Betrag getrennt ist, der verhältnismäßig gleich mit dem Winkelabstand zwischen den Statorpolen und den ersten und zweiten Sätzen ist.
5. Motor nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite der ersten Spule ein erster ferromagnetisch weicher Ring vorhanden ist, der erste Satz der Statorpole sich von einem Rand des Ringes erstreckt und über diesen Ring magnetisch mit der ersten Spule gekoppelt ist, daß zwischen den Spulen ein zweiter ferromagnetisch weicher Ring vorhanden ist und ein zweiter Satz von Statorpolen mit gleichem Abstand sich vom zweiten Ring aus erstreckt und mit dem ersten Satz abwechselnd eingeschichtet ist und mit der erst en Spule durch den zweiten Ring magnetisch gekoppelt ist, um eine magnetische Polarität zu haben, die der des ersten Satzes entgegengesetzt ist, wenn ein Netzstrom die erste Spule in einer Richtung durchfließt, daß ferner ein dritter ferromagnetisch weicher Ring auf der entgegengesetzten Seite der zweiten Spule vom zweiten Ring angeordnet ist und ein dritter Satz vnn Statorpolen im gleichen Abstand um den dritten Ring herum vorhanden und durch den dritten Ring magnetisch mit der zweiten Spule gekoppelt ist, daß im gleichen Abstand um den • zweiten Ring herum ein vierter Satz Statorpole vorhanden ist, der magnetisch gekoppelt ist durch den zweiten Ring mit der zweiten Spule, um eine entgegengesetzte magnetische Polarität gegenüber dem dritten Satz zu haben, wenn ein Netzstrom in der zweiten Spule in einer Richtung fließt, wobei die Pole des dritten Satzes von den Polen des ersten Satzes elektrisch einen Winkelabstand von einem ungraden Vielfactien von 90° haben und daß schließlich bei einem Rotor mit permanentmagnetischen Polen Nord- und Südpole abwechseln und jeder Nordpol in der Winkellage von jedem Südpol um einen Betrag abweicht, der vergleichbar ist mit dem Winkelabstand zwischen den Statorpolen der ersten und zweiten Sätze.

-XO-
6. Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorpole sich von den äußeren Rändern der Ringe aus erstrecken.
7. Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Statorpolensätze die gleiche Anzahl von Statorpolen aufweist.
8. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Rotor zweimal soviel Pole vorhanden sind als in einem Statorpolensatz.
9. Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß alle Statorpole im wesentlichen die gleiche Winkelbreite haben,
10. Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß alle Statorpole im wesentlichen in der gleichen Zylinderfläche liegen.
11. Motor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stator eine Winkelweite von etwas weniger als 18 (mechanisch) hat.
12. Motor nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, insbesondere Zählmotor, gekennzeichnet durch einander praktisch gleiche mit Mittelabgriffen versehene, zylindrische, auf Spulenkörper gewickelte erste und zweite Spulen, einen gemeinsamen zylindrischen, magnetisch weichen Stahlkern, der sich durch beide Spulen erstreckt und auf dem die beiden Spulen nebeneinander sowie eine zentrale magnetisch weiche Stahlscheibe zwischen den Spulen montiert sind, welche Scheibe einen ersten Satz von N in gleichem Abstand befindlichen Statorpolen besitzt, die sich im wesentlichen senkrecht zum Scheibenumfang über die äußere Zylinderfläche der ersten Spule erstrecken und einen zweiten Satz von Polen mit gegenüber dem ersten im wesentlichen gleicher Zahl, Größe und Form, der sich jedoch in die entgegengesetzte Richtung vom ersten Satz und über die äußere Zylinderfläche der zweiten Spule erstreckt, ferner durch eine zweite Scheibe, welche am Kern angrenzend an die erste Spule auf der gegenüberliegenden Seite der

909827/(H74_ÄlkD ORIGINAL _ ₁₆ _

IO ^» "^

- JLU -

ersten Scheibe angeordnet ist und N Pole im wesentlichen gleichen Abstandes hat, die sich von ihrem Umfang über die äußere Zylinderfläche der ersten Spule in Richtung der ersten Scheibe erstrecken, wobei jeder der Pole der zweiten Scheibe im wesentlichen in der Mitte zwischen angrenzenden Polen des ersten Satzes liegen, ferner durch eine dritte Scheibe, die befestigt ist am Kern angrenzend an die zweite Spule auf deren gegenüberliegenden Seite von der ersten Scheibe und N Pole etwa gleichen Abstandes besitzt, die sich von ihrem Umfang über die äußere Zylinderfläche der zweiten in Richtung der ersten Scheibe erstrecken, wobei jeder der Pole der dritten Scheibe im wesentlichen in der Mitte liegt zwischen angrenzenden Polen des zweiten Satzes, die elektrisch einen Winkelabstand von 90° von den Polen des ersten Satzes haben und wobei sich eine Welle axial durbh den Kern erstreckt und in ihm zur Rotation gelagert ist und ein Rotor einen Flansch an einem Ende der Welle angrenzend an die dritte Scheibe besitzt und ein permanent magnetisiertes Glied mit einem inneren Durchmesser, der etwas weiter ist als der äußere Durchmesser der Statorpole und mit einer Axiallänge, die im wesentlichen gleich ist der axialen Länge beider Spulen, N magnetische Nordpole und N magnetische Südpole besitzt, und im wesentlichen gleiche Winkelabmessungen besitzt insbesondere im gleichen Abstand um seine innere zylindrische Fläche angeordnet ist.
13. Motor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Glied des Rotors eine äußere feste zylindrische Hülle und ein inneres zylindrisches Band von permanent magnetisiertem Ferritmaterial besitzt mit N magnetischen Nordpolen und N magnetischen Südpolen, die im wesentlichen gleiche Abmessungen und etwa gleichen Abstand voneinander haben.
14. Motor iaasbesondere nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Scheibe im wesentlichen die gleiche Abmessung hat wie die erste Scheibe und die Zahl der Statorpole und die der Nord- und Südpole des zylindrischen Gliedes fünf beträgt.

9QÖ827/Q474

- 17 -
15. Motor insbesondere nach Anspruch 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der äußeren Oberfläche des Rotors in gleichem Abstand voneinander mehrere, vorzugsweise zehn Ziffern oder andere Markierungen befinden.
16. Motor nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorpole der Statorpolensätze sich vom inneren Rand der ferromagnetisch weichen Ringe aus erstrecken, welche sich auf den Spulen befinden.
17. Motor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferritmaterial flexibel ist.
18. Motor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferritmaterial keramisches Material ist.

ORIGINAL INSPECTED

006827/0474