DE1488744B2

DE1488744B2 - Elektrischer motor

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Publication number: DE1488744B2
Application number: DE19651488744
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-09-30
Filing date: 1965-09-30
Publication date: 1973-06-28
Also published as: DE1488744A1; GB1124571A; DE1488744C3; FR1417292A; BE670248A; NL6512722A; CH448240A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Motor mit einem eine Ringspule und mindestens einen Permanentmagneten aufweisenden Stator sowie einem Anker, der aus einem innerhalb und in Achsrichtung der Ringspule angeordneten länglichen Körper besteht, welcher beiderseits außerhalb der Ringspule Polschuhe bildende Erweiterungen aufweist, die mit unterschiedlich polarisierten Polflächen des Stators mit der Ankerbewegung gegensinnig veränderliche Luftspalte bilden, derart, daß je nach der jeweiligen Ankerstellung Flüsse wechselnden Vorzeichens durch den Anker hindurchtreten.

Ein derartiger Motor ist bereits aus der österreichisehen Patentschrift 222 738 bekannt. Bei dem bekannten Motor, dessen Anker geradlinige Bewegungen in Richtung der Spulenachse vollführt, sind zwei ringförmige Permanentmagnete axial beiderseits der Ringspule vorgesehen, die zueinander gegensinnig axial magnetisiert und mit jeweils zwei beidseitig anschließenden Polstücken versehen sind. In der Ruhestellung des Ankers nehmen dessen beide Erweiterungen eine Mittelstellung zwischen den Polstücken eines jeden dieser Magnete ein, wobei der magnetische Kreis jeweils über die betreffende Erweiterung, die beiden Polstücke und den zugehörigen Magneten geschlossen ist. Bei einer Auslenkung des Ankers vermittels eines an die Spule angelegten Stromes nimmt der Anker magnetische Flüsse aus beiden Magneten auf, die durch seinen Körper hindurchtreten. Diese Flüsse schließen sich über ein ringförmiges Joch, das die einander zugewandten Polstücke beider Magnete verbindet. Mit der Auslenkung des Ankers ändern sich die beiden zwischen jeder Ankererweiterung und den zugeordneten Polstücken bestehenden Luftspalte nicht linear. Die Nichtlinearität geht so weit, daß bereits bei einer verhältnismäßig geringen Auslenkung des Ankers eines der beiden

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Polstücke eines jeden Magneten außer Funktion Fig. 5 einen Schnitt gemäß der Linie B-B in

kommt, so daß der Körper des Ankers fortan den F i g. 4,

gesamten magnetischen Fluß aufzunehmen hat. In- F i g. 6 eine Draufsicht auf eine Ausführung des

dessen gerät mit dem betreffenden Polstück auch der erfindungsgemäßen Motors als Mikromotor mit um-

dann außerhalb der Ankererweiterungen liegende 5 laufendem Anker,

Magnet außer Funktion, so daß er nicht mehr zu der F i g. 7 einen Schnitt gemäß der Linie C-C in

magnetischen Erregung beizutragen vermag. F i g. 6,

Aufgabe der Erfindung ist es, in Erkenntnis dessen F i g. 8 einen Schnitt gemäß der Linie D-D in

einen Motor der eingangs genannten Art so auszu- F i g. 7, wobei einige Teile der Übersichtlichkeit

bilden, daß er eine größere Leistung aufweist sowohl io halber weggebrochen erscheinen,

in bezug auf die elektrische Eingangsleistung als auch Fig. 9 ein Diagramm, das die in einem solchen

in bezug auf das Bauvolumen. Motor wirksamen Drehmomente in Abhängigkeit

Dabei geht die Erfindung vor allem von der Über- vom Drehwinkel angibt,

legung aus, daß man, wenn es gelingt, nur Differenz- Fig. 10 eine schematische Abwicklung der Ver-

flüsse durch den Ankerkörper hindurchzuleiten, diesen 15 zahnung an den Statorpolen gemäß einer bestimmten

in seinem Querschnitt sehr klein bemessen kann, was Ausführung eines umlaufenden erfindungsgemäßen

dann zu einem trägheitsarmen Anker führt. Dies Motors,

führt dann auch zu einer kleineren Länge der Win- Fig. 11 ein entsprechendes Schema bei einer

düngen der Ringspule, wodurch die Verluste in der anderen Ausführung,

Erregerwicklung herabgesetzt werden. Des weiteren ao Fig. 12 eine ebensolche Darstellung bei einer wei-

muß man im Interesse einer möglichst großen EMK teren Ausführung eines umlaufenden Motors,

danach trachten, daß der Erregerfluß in seiner Größe Fig. 13 einen Axialschnitt durch einen für den

über die Ankerbewegung hin erhalten bleibt. Umlauf in beiden Drehrichtungen geeigneten Motor

Demgemäß ist die genannte Aufgabe erfindungs- nach der Erfindung,

gemäß dadurch gelöst, daß beide Ankererweiterungen 25 Fig. 14 einen achsnormalen Schnitt durch die

mit Nord- und Südpolen desselben Permanentmagne- Innenteile eines andersartig aufgebauten umlaufenden

ten derart zusammenwirken, daß die Gesamtreluktanz Motors nach der Erfindung gemäß der Linie F-F in

der Luftspalte von der Ankerbewegung im wesent- Fig. 15 und

liehen unabhängig ist. . Fig. 15 einen Axialschnitt durch den letztgenann-

Dies bedingt, daß beide Ankererweiterungen stets 30 ten Motor gemäß der LinieE-E in Fig. 14.

über zwei definierte Luftspalte mit den zugeordneten Der in F i g. 1 nur schematisch gezeigte Motor

Nord- und Südpolen zusammenwirken, deren Summe nach der Erfindung besteht aus einem Anker 1 und

im wesentlichen unverändert bleibt. Damit bildet der einem feststehenden Stator, der von einer Spule 4,

magnetische Kreis des erfindungsgemäßen Motors einem Permanentmagneten 5 und zwei die Spule 4

eine magnetische Brückenschaltung, in der die Reluk- 35 umfassenden Polstücken 6 und 7 aus magnetisch

tanzen der veränderlichen Luftspalte die Brücken- permeablem Material gebildet wird. Diese Elemente

widerstände sind, während der Permanentmagnet und sind vorzugsweise rotationssymmetrische Körper in

der Ankerkörper in den beiden Briickendiagonalen bezug auf die Achse a-a' des Ankers. Der Magnet 5

liegen. ist ringförmig und radial polarisiert.

Da der Ankerkörper nur Differenzfiüsse aufzu- 40 Der Anker 1 besitzt einen schlanken länglichen

nehmen hat, kann die Spule erregungsmäßig klein Körper, der sich durch die Spule 4 hindurch erstreckt

bemessen werden, weil diese Differenzflüsse sich be- und an seinen Enden in zwei scheibenförmige Erwei-

reits durch einen verhältnismäßig kleinen Spulenfluß terungen 2 und 3 übergeht. Zwischen diesen Erweite-

kompensieren lassen. rungen und den gegenüberliegenden Polflächen der

Außerdem weist der erfindungsgemäße Motor noch 45 Polstücke 6 und 7 bestehen Luftspalte el, el, e3 und den Vorteil auf, daß der infolge des kleinen Quer- e4. Die Polstücke selbst stehen in Kontakt mit je Schnitts schlanke Anker eine geringe Trägheit besitzt. einem der Pole des Magneten 5 und weisen ein C-för-Dies macht ihn als feinfühligen Antrieb etwa eines miges Profil auf. Für den so gebildeten magnetischen polarisierten Relais geeignet. In einer Ausführung mit Kreis stellt der Anker einen Widerstand von anumlaufendem Anker, wozu die Ankererweiterungen 50 nähernd Null dar. Seine beiden Erweiterungen stehen ebenso wie die Polstücke an ihrem Umfang eine Ver- über die Luftspalte el und el bzw. e3 und e4 jezahnung erhalten, eignet er sich als Schrittmotor. In weils mit beiden Polen des Magneten 4 in Verbin-Miniaturausführung, wie sie beispielsweise für Uhren dung, der die Quelle des Flusses bildet,
in Frage kommt, kann er dabei sehr sparsam aus Es besteht auf diese Weise eine Analogie zu einer Mikrobatterien betrieben werden. 55 elektrischen Brückenschaltung, wie sie F i g. 2 zeigt.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfin- In letzterer stellt 5 eine elektrische Stromquelle dar,

dung an Hand der Figuren näher erläutert. / ist ein Empfänger, der beispielsweise aus einem

Es zeigt Galvanometer besteht, El, El, E3 und EA sind die

Fig. 1 ein Schnittschema des erfindungsgemäßen Teilwiderstände in den Brückenzweigen, denen die Motors, wie er für eine geradlinige Ankerbewegung 60 Reluktanzen der Luftspalte el, el, e3 und e4 entin Betracht kommt, sprechen. Aus Symmetriegründen fließt im Falle der

F i g. 2 das Schaltbild einer mit dem magnetischen Abstimmung kein Strom durch den Empfänger /, da

Erregerkreis eines solchen Motors vergleichbaren die beiden Abgriffe, die fest miteinander verbunden

elektrischen Brückenschaltung, sein sollen, auf den beiden gezeigten Widerständen

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine praktische Aus- 65 eine Mittellage einnehmen. Werden diese Abgriffe

führung eines derartigen erfinduhgsgemäßen Motors, jedoch verschoben, so folgt daraus ein durch I hin-

F i g. 4 einen Schnitt durch den Motor gemäß der durchfließender Differenzstrom, der sich in einem

Linie A -A in Fig. 3, Bereich von der doppelten Größe desjenigen Stromes

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ändern kann, der von S geliefert wird, indem sich Spule 24. Der Anker 25 ist in zwei Lagern 26 und 27

seine Richtung bei wechselnder Auslenkung der Ab- gelagert, die von zwei Platten 28 und 29 getragen

griffe aus der Abgleichstellung umkehrt. werden. Die Platten 28 und 29 sind an dem äußeren

In gleicher Weise ist der den vorausgehend be- Polstück 22 durch Schrauben 30 bis 33 befestigt,

schriebenen Anker 1 durchsetzende magnetische Fluß 5 Zwischen der oberen Platte 29 und einer Brücke

Null, wenn die Erweiterungen 2 und 3 des Ankers 36, die an dem Polstück 22 angebracht ist, ist ein

sich in der Mitte der von den Polstücken 6 und 7 ge- Zahnrad 34 drehbar gelagert, das mit einem Ritzel

bildeten Zwischenräume befinden, d. h. die Luftspalte 35 auf dem Anker 25 kämmt.

el und e2 sowie e3 und e4 gleich sind. Mit einer Eine gedruckte Schaltung 37 unterhalb des Ma-Verschiebung des Ankers in Achsrichtung ist dieser io gneten 21, die beispielsweise die in F i g. 8 angege-Fluß in einem Bereich von der doppelten Große des- bene Gestalt hat, wobei die punktierten Partien 38 jenigen Flusses veränderlich, der aus dem Magneten 5 Metallauflagen auf dem Grundkörper 39 aus Isolierstammt, material darstellen, bildet zusammen mit einer am

In den F i g. 3 bis 5 ist ein dementsprechendes Anker angebrachten Schleifbürste 40 einen Kommupraktisches Ausführungsbeispiel eines erfindungs- 15 tator. Dieser Kommutator gestattet es, die Spule 24 gemäßen Motors dargestellt, dessen Anker eine über nicht gezeigte Anschlüsse aus einer Gleichgeradlinige Bewegung vollführt. Ein solcher Motor stromquelle zu speisen, die beispielsweise von zwei ist beispielsweise als Antrieb eines polarisierten Monobatteriezellen mit Mittelabgriff gebildet wird. Relais, jedoch auch, wegen seiner Linearität, als In der Unteransicht nach F i g. 8 erkennt man, daß System eines elektrischen Meßinstruments ge- ao die Erweiterungen 41a und 416 des Ankers 25 so eignet. ausgeschnitten sind, daß sie eine Verzahnung in Form

Der Stator dieses Motors (Fig. 4) weist einen eines zehnzackigen Sternes aufweisen. Das Ende eines

radial polarisierten, ringförmigen Permanentmagne- jeden Zahnes bildet einen Pol des Ankers. Die Zähne

ten 8 aus Ferrit auf, der zwischen zwei ringförmigen der beiden Ankererweiterungen sind gegeneinander

Polstücken 9 und 10 aus Weicheisen eingeschlossen 25 versetzt.

ist, die wiederum ein C-förmiges Profil besitzen. In gleicher Weise sind die Enden des inneren PoI-

Jedes dieser Polstücke besteht aus zwei Schalen. Stücks 23 mit Verzahnungen von je zehn Zähnen

Zwischen die beiden Schalen des Polstückes 10 ist versehen, die jedoch miteinander fluchten. Die Enden

die Spule 11 eingebracht. Das Polstück 9 ist auf des äußeren Polstücks 22 schließlich tragen an ihrem

einem Sockel 20 befestigt. 30 Umfang 20 Zähne, die ebenfalls einander decken.

Der Anker 12 besteht aus zwei Weicheisenteilen Selbstverständlich wäre es auch möglich, an Stelle

auf einer nichtmagnetischen Achse 13. Die letztere der Zähne an den Polstücken diejenigen des Ankers

ist gelenkig zwischen einer spiralförmigen Blattfeder einander decken zu lassen und dafür die Zähne eines

14 sowie einer weiteren Blattfeder 15 gelagert, die jeden Polstücks gegeneinander zu versetzen. Des

eine leichte Schwenkbewegung um eine durch ihre 35 weiteren könnten die Verzahnungen eines anderen

Befestigungsstellen 16 (F i g. 5) verlaufende Achse Teiles an Stelle derjenigen des Polstückes 22 die

erfahren und an ihrem anderen Ende (nicht darge- doppelte Zähnezahl aufweisen. Die Bedeutung dieser

stellt) beispielsweise einen beweglichen Relaiskontakt Maßnahmen wird noch erläutert,

tragen kann. Wie ebenfalls noch erläutert wird, ist es auch mög-

Der Angriffspunkt der spiralförmigen Blattfeder 14 40 Hch, den so weit beschriebenen Motor lediglich aus (Fig. 3) kann mittels einer Lasche 17 sowie der einer einzigen Batteriezelle zu betreiben, wenn, bei-Schrauben 18 und 19 so eingestellt werden, daß die spielsweise durch Axialverschiebung des Ankers, instabile magnetische Rückstellkraft genau kompen- eine Unsymmetrie zwischen den Polflächen beidersiert wird. Es läßt sich die Einstellung auch so vor- seits der Spule hergestellt wird. Es wird dann nur nehmen, daß entweder eine Uberkompensation er- 45 eine der Metallauflagen 38 des Kommutators 37 befolgt oder nicht, um, je nach Bedarf, eine stabile nötigt. Schließlich kann der Motor auch mit Wechsel-Position des Ankers in einer Mittellage oder zwei strom oder mit Stromimpulsen betrieben werden, die stabile Positionen in den Endstellungen des Ankers von außen, beispielsweise von einem Transistorzerzu erhalten. Des weiteren kann durch Einstellung der hacker, stammen. In diesem Fall ist der Kommutator Lagerstelle die Symmetrie der beiderseitigen Anker- 50 gänzlich überflüssig,
auslenkungen beeinflußt werden. Bezeichnet man die Zähne der Polstücke 22 und

Die besonderen Vorteile einer solchen Ausführung 23 bzw. der Ankererweiterungen 41a und 416 mit

sind weitgehende Anpassungsfähigkeit auf Grund der Ia und Ife, mit Ha und II fe bzw. mit IHa und IUb,

Einstellmöglichkeiten, eine vollständige Ausbalancie- so gilt für den zuletzt beschriebenen Motor, wie ge-

rung der beweglichen Teile sowie Unempfindlichkeit 55 sagt, daß sich die Zähne Ia mit den Zähnen Ib und

gegenüber äußeren Magnetfeldern auf Grund des die die Zähne Πα mit den Zähnen Hb decken, während

Anordnung fast vollkommen umschließenden äußeren die Zähne IIIα und Ulfe gegeneinander versetzt sind,

Polstücks 9. d. h. nur unter einer gegenseitigen Verdrehung der

Eine Ausführung des erfindungsgemäßen Motors betreffenden Verzahnungen von 360°/2iV miteinan-

als Gleichstrommotor mit umlaufendem Anker ist in 60 der zur Deckung zu bringen wären, wobei N die

den F i g. 6 bis 8 dargestellt. Sie besitzt einen radial- Zähnezahl der »Hauptverzahnung«, im vorliegenden

polarisierten, ringförmigen Permanentmagneten 21 Fall 10, ist. Daraus geht hervor, daß eine Drehung

aus Ferrit, der zwischen zwei rotationssymmetrische des Ankers um einen Winkel von 360°/2 N jeweils

Polstücke 22 und 23 aus einer permeablen Legierung zu einer Umkehrung des Flusses in dem Anker führt,

eingesetzt ist. Das äußere Polstück, 22, hat wiederum 65 Die Variationen des Drehmoments CO aus dem Fluß

ein C-förmiges Profil, während das innere Polstück, '■"' des Permanentmagneten 21 (Ruhedrehmoment) so-

23, von einem im wesentlichen glatten Ring gebildet wie des Drehmoments Ci aus dem Fluß auf Grund

wird. Innerhalb des Polstücks 23 befindet sich die des Stromes in der Spule24 gehen aus Fig. 9 hervor.

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Eine genauere Analyse zeigt, daß, allgemein ge- erhalten wird, stets einen Anteil mit der Frequenz

sprochen, bei einem umlaufenden Motor nach der 2 N Θ hat. Dieser Anteil vermag, je nach der Breite

Erfindung sich das Drehmoment CO abhängig vom der Zähne, die Maxima des Drehmoments abzu-

Fluß des Permanentmagneten und damit in Abhän- flachen (breite Zähne) oder zu verschärfen (schmale

gigkeit vom Drehwinkel Θ des Ankers mit der Fre- S Zähne). Durch eine bestimmte Kombination von

quenz 2 N ändert, d. h. bei einer vollen Umdrehung breiten und schmalen Zähnen hat man es somit in

2 N Änderungen erfährt, während die Änderung des der Hand, wiederum das optimale Gesetz zu erhalten

Drehmoments Cl abhängig vom Fluß auf Grund des (Fig. 12). In der Tat kann dieses Gesetz mit jeder

Spulenstromes nur mit der Frequenz N erfolgt. Aus Maßnahme erhalten werden, die geeignet ist, auf die

diesem Grund hat der Anker 2 N stabile und ebenso io Phasenlage der zweiten Harmonischen gegenüber der

viele instabile Gleichgewichtsstellungen pro Um- ersten einzuwirken,

drehung. · I_n sämtlichen der Fig. 10 bis 12 ist lediglich ein

Es ist möglich, einen drehfähigen Motor nach der Paar der Ankerzähne, ΙΠα und UIb, und zwar geErfindung so auszubilden, daß das resultierende strichelt, angegeben. Die schraffierten Felder beDrehmoment CO+ Cl ein konstantes Vorzeichen 15 zeichnen die wirksamen Polflächen der Zähne des und eine nur wenig veränderliche Größe im Verlaufe Stators. Jeweils liegen die Zähne mit dem Zusatz »fc« einer Halbperiode besitzt, sofern C1 von einem an- auf der einen und diejenigen mit dem Zusatz »α« auf nähernd konstanten Strom hervorgerufen wird. Am der anderen Seite einer zur Motorachse normalen besten wird diese Bedingung erfüllt, wenn die Ände- Mittelebene des Motors.

rung des Gesamtdrehmoments CO + Cl mit 20 Die Ausführung nach Fig. 12 ist dann besonders

2sin ΝΘ + cos 2NΘ erfolgt. Dabei fallen die Null- geeignet, wenn es Schwierigkeiten bereitet, eine große

stellen von Cl mit den Maxima von CO zusammen. Zähnezahl auf dem Umfang unterzubringen. Bei

Diese Gesetzmäßigkeit soll als das »optimale Gesetz« dieser Ausführung sind, wie ersichtlich, die Zähne

bezeichnet werden. eines jeden Polstücks gegeneinander versetzt, und

Bei Verwirklichung dieses optimalen Gesetzes as weiterhin tritt eine Versetzung zwischen den Zähnen

liefert der Motor, wie Fig. 9 zeigt, mittels eines beider Polstücke auf jeder Seite der erwähnten

rechteckförmigen Wechselstromes oder eines peri- Mittelebene auf.

odisch mit dem Ankerumlauf kommutierten Gleich- In F i g. 11 hat das eine Polstück die größeren

stromes ein Drehmoment ohne Nullstellen. Zähne auf einer Seite und das andere Polstück auf

Indessen ist es, wie gesagt, ebenso möglich, den 30 der anderen Seite der Mittelebene. Da es sich hier Motor mit Impulsen gleichbleibenden Vorzeichens zu nur um die wirksamen Polflächen handelt, kann betreiben. Dies geht aus der folgenden Betrachtung dieses Ergebnis, wie gesagt, auch durch eine einfache hervor: Der Speisestrom hat die gleiche Wirkung wie Verschiebung des Ankers entlang seiner Achse ereine Unsymmetrie des an den Spulenenden wirk- reicht werden.

samen Erregerflusses, da in beiden Fällen ein den 35 In jedem Fall führen die erwähnten Maßnahmen Ankerkörper durchsetzender magnetischer Fluß her- dazu, daß der Motor, der im übrigen so wie in den vorgerufen wird. Daher kann man die Unsymmetrie F i g. 6 bis 8 gezeigt, aufgebaut sein kann, mit Stromaus dem Strom durch eine Unsymmetrie des Erreger- impulsen gleichbleibenden Vorzeichens betrieben flusses ersetzen. Das Drehmoment im Ruhezustand werden kann. Bei einer Ausführung eines derartigen hat dann die Form 4° Motors, die nicht eigens dargestellt ist, befinden sich C 0 = k (- 2 sin JV Θ + cos 2 N Θ), £^e ^iden Lager des Ankers auf spiralförmigen

Blattfedern, wie eine m Fig. 3 dargestellt ist. Dies

und der über eine Halbperiode wirkende Strom muß ermöglicht dem Anker wechselweise Axialverschie-

dementsprechend ein Drehmoment bungen, mit denen sich die durch den Umlauf er-

Cl = L· . Aein Λ7 ⁴^ ^zi^e^en Flußänderungen und damit die abgegebene

Leistung des Motors noch vergrößern lassen. Die

liefern, also das doppelte desjenigen, das bei einem ausgenutzte Bewegung bleibt auch in diesem Fall die

symmetrischen Erregerfluß erforderlich ist. Die Drehbewegung des Ankers.

zweite Halbperiode wird in diesem Falle unter dem Des weiteren können zwei Motoren nach Art der-

alleinigen Einfluß des Moments CO durchlaufen. 50 jenigen aus den Fig. 6 bis 8 auf einer gemeinsamen

Die Unsymmetrie des Erregerflusses kann auf ver- Welle kombiniert werden. In diesem Fall werden die

schiedene Weise erhalten werden. So z.B., indem Zähne Ia des einen und die Zähne Vb des anderen

man, wie vorausgehend beschrieben,' dem einen der Motors von einer gemeinsamen Verzahnung eines

beiden Polstücke eine Verzahnung mit der doppelten gemeinsamen Polstücks gebildet, ebenso wie dies

Zahnfrequenz gibt und dafür sorgt, daß diese Ver- 55 auch bei den Zähnen III α und III' b des Ankers der

zahnung nur einen verhältnismäßig geringen Einfluß Fall ist, die sich an einer gemeinsamen Ankererweite-

auf das Drehmoment nimmt (F i g. 10). rung eines gemeinsamen Ankers befinden.

Eine zweite Möglichkeit besteht darin, die wirk- Im übrigen besitzen Anker und Stator der beiden samen Polflächen eines jeden Polstücks beiderseits miteinander kombinierten Motoren symmetrische der Spule, und zwar in entgegengesetzter Weise, 60 Verzahnungen mit gleicher Zahnfrequenz. Die mit unterschiedlich groß zu machen (Fig. 11, wo diese den Ankererweiterungen eines jeden Einzelmotors Maßnahme zusätzlich zu derjenigen nach Fig. 10 zusammenwirkenden Zähne (also die Zähne Ib und dargestellt ist). In diesem Sinn wirkt auch die bereits 116 bzw. Ia und Πα bzw. Va und Π'α) decken sich erwähnte Maßnahme, den Anker axial zu ver- jeweils. Indessen sind die Zähne Ha und Ia gegenschieben. 65 über den Zähnen Ib und Hb um 90 elektrische Win-

Eine dritte Möglichkeit basiert auf der Feststel- kelgrade, d. h. 360°/4N, bezogen auf den Umfang,

lung, daß selbst das Ruhedrehmoment, das mit gegeneinander versetzt, ebenso wie die Zähne IVa

symmetrischen Verzahnungen der Zahnfrequenz N und Va gegenüber den Zähnen Πα und Ia um 90

elektrische Winkelgrade phasenversetzt sind. Bei einem bestimmten Strom verlaufen also die Kurven der Drehmomente aus den Spulen beider Motoren unter einer gegenseitigen Phasenverschiebung von 90°. Γ5

Der in Fig. 13 gezeigte Motor kann mit einem zweiphasigen Wechselstrom gespeist werden, dessen Phasenverschiebung in bekannter Weise einem Kondensator entstammt. Unter Hinzufügung von zwei Kommutatoren, etwa unter Verwendung gedruckter Schaltungen, wie vorausgehend beschrieben, die gegeneinander um 90° phasenversetzt sind, kann der Motor auch mit Gleichstrom betrieben werden.

In den Fig. 14 und 15 ist eine Ausführungsform eines umlaufenden Motors nach der Erfindung gezeigt, bei der der Erregerfluß einem tangential magnetisierten, ringförmigen Permanentmagneten 42 mit vier innenliegenden Polen entstammt. An die Pole dieses Magneten sind vier innenseitige Polstücke 43 bis 46 in Gestalt von Ringsektoren angeklebt, die an ihren axialen Enden rechteckige Zähne aufweisen. Innerhalb dieser Polstücke 43 bis 46 befinden sich erne ringförmige Spule 47 sowie ein Anker 48, dessen beiderseits der Spule liegende Erweiterungen wiederum Verzahnungen in Form zehnzackiger Sterne besitzen. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Zähne der Verzahnungen der beiderlei Polstücke denjenigen einer jeden Ankererweiterung abwechselnd gegenübertreten, während die Verzahnungen beider Ankererweiterungen zum Erhalt des optimalen Gesetzes um annähernd 180 elektrische Winkelgrade bzw. 360°/2iV gegeneinander versetzt sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Motor mit einem eine Ringspule und mindestens einen Permanentmagneten aufweisenden Stator sowie einem Anker, der aus einem innerhalb und in Achsrichtung der Ringspule angeordneten länglichen Körper besteht, welcher beiderseits außerhalb der Ringspule Polschuhe bildende Erweiterungen aufweist, die mit unterschiedlich polarisierten Polflächen des Stators mit der Ankerbewegung gegensinnig veränderliche Luftspalte bilden, derart, daß je nach der jeweiligen Ankerstellung Flüsse wechselnden Vorzeichens durch den Anker hindurchtreten, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ankererweiterungen (z. B. 2, 3; 41a, 41 b) mit Nord- und Südpolen desselben Permanentmagneten (z. B. 5; 8; 21; 42) derart zusammenwirken, daß die Gesamtreluktanz der Luftspalte (el, el, e3, e4) von der Ankerbewegung im wesentlichen unabhängig ist.

2. Elektrischer Motor nach Anspruch 1 als umlaufender Motor, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankererweiterungen (z.B. 41a, 41 b) wie auch die Polflächen bildende Polstücke (z. B. 22, 23; 43 bis 46) am Permanentmagneten (z. B. 21; 42) in ihren die Luftspalte begrenzenden Bereichen jeweils paarweise Verzahnungen (Ia, Ib; lla, Hb; lila, HIb) aufweisen, deren Zähne die gegensinnig veränderlichen Luftspalte bilden.

3. Elektrischer Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den beiden Ankererweiterungen (41a, 41 b) zusammenwirkenden Polflächen eines jeden Polstücks (22, 23) unterschiedlich groß sind und daß jeweils die kleineren Polflächen des einen Polstücks und die größeren Polflächen des anderen Polstücks auf der Seite der gleichen Ankererweiterung liegen (Fig. 7; 10).

4. Elektrischer Motor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen (Ia, Ib) eines (22) der Polstücke des Stators eine Zahnteilung von der halben Größe derjenigen (IIIa, III δ; Ha, lib) der Ankererweiterungen (ζ. B. 41 a, 41 b) und des anderen Polstücks (23) des Stators aufweisen (Fig. 8, 10, 11).

5. Elektrischer Motor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen (Ia, Ib; Ha, lib) der Polstücke des Stators und diejenigen (IIIa, IHb) der Ankererweiterungen gleiche Zahnteilungen aufweisen, daß aber die Zähne (I a, I b) des einen Polstücks breiter sind als diejenigen (Πα, lib) des anderen Polstücks (Fig. 12).

6. Elektrischer Motor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem weiteren ebensolchen Motor auf einer Welle kombiniert ist, wobei die Verzahnungen (l'a, Yb; IVa, IVb; UV a, HV b) des zweiten Motors gegenüber denen (Ia, I b; IIa, II b; IIIa, III b) des ersten um etwa 90° phasenversetzt sind (Fig. 13).

7. Elektrischer Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen von zwei konzentrischen, ringförmigen Polstücken (6, 7; 9,10; 22, 23) gebildet werden, die den Permanentmagneten (5, 8, 21) als radialmagnetisierten Ring zwischen sich einschließen, und daß das innenliegende Polstück (7,10, 23) die Ringspule (4,14, 24) umgibt.

8. Elektrischer Motor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator einen ringförmigen Permanentmagneten (42) mit mindestens vier innenliegenden, miteinander abwechselnden Polen hat, der auf seiner Innenfläche ebenso viele, die Spule umgebende, ringsektorförmige Polstücke (43 bis 46) aufweist, deren Enden die Polflächen bildende Verzahnungen tragen, die wiederum mit entsprechenden Verzahnungen der Ankererweiterungen zusammenwirken (Fig. 14, 15).

9. Elektrischer Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (z.B. 12) in Achsrichtung elastisch gelagert ist.

10. Elektrischer Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (12) von zwei in Achsrichtung auslenkbaren Blattfedern (14,15) getragen ist, deren Steifigkeit und/oder Stellung einstellbar ist.