DE1488747A1 - Elektrische Drehvorrichtung - Google Patents

Description

• Elektrische Mrehvorrichtnn s

  rr@@r rrr

  Die Erfindung betrifft eine elektrische Drehvorrichtung.

  Die-Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf einen neu-

  artigen Impuls- oder Schrittechaltmotor, der zum Betrieb

  nur zwei,Eingangsleitungen benötigt und beim Anlegen eines

  einzigen Impulsen eine volle 360o-Drehung durchführt. In

  anderen bedeutsamen Ausführungsformen kann die erfindunge-

  gem'ä'ße Drehvorrichtung als '1bürstenloser" Gleichstrommotors

  der über einen ümformerkreis von einer Glelehstromquelle

  gespeist wird, oder als selbstkommutierender bleichatrom-

  motor, der durch gleichpolige elektrische SpannuMeimpulse

  gespeist wird, betrieben werden. in weiteren AusfUhrungA-

  beispielen wird die Erfindungslehre auf wscheeletronr-Syn-

  chronnotoren angewandt. Alle offenbarten Ausführungeforaen

  des ertindungsgemäSan Motors besitzen gewisse bauhohe

  Merkmale, die auf dem Gebiet der elektrischen Drehvorrioh--

  turgen neuartig und einzigartig Bind, und jede AusführciMe-

  form der Erfindung zeigt im Vergleich zu den herkömmliehen,

  bekannten Konstruktionen merklich verbesserte Leietunge- .

  und Betriebeeigenechsäten.

  Als Beispiel sei darauf hingewiesen, saß bei Sehrittechalt-

  motoren üblicher Bauart für gewöhnlich zwei oder mehr ge-

  trennt erregte Feldspulen nebst verhältnismäßig komplizier-

  ten Umschaltkreisen oder Logikschaltungen dazu verwendet

  werden, ein durch den Stator-Magnetfluß erzeugtes Magnet-

  feld zu verlagern und dadurch die schrittweise Drehung ei-

  nes magnetisierten Rotorteil13-zu bewirken. All$eaein gesag:,

  erzeugt jeder an die Eingangsklemmen eines derartigen Mo-

  tors angelegte elektrische Impula nur eine Rotorteildrebuns

  um beispielsweise 900, so saß normslerweime für eine volle

  Rotorumdrehurg vier oder mehr aufeinanderfolgende Impulse

  benötigt werden.

  Im Gegensatz hierzu ist der Schrittschaltmotor gezß der

  bevorzugten Ausihrungaform der Erfindung eine elektrischo

  Vorrichtung mit nur zwei Klemmen und einer einigen Pold-

  spule, bei der der Rotor beim Anlegen je eines einzigen

  elektrischen Impulwee eine volle 360o-Drehung durchtilhrt.

  Zur Erreichung dieses ungewöhnlichen-Ergebnisse® wird eine

  der beiden bei zahlreichen herkömmlichen SchrittaehsItootor-

  Konstruktionen üblichen Feldspulen durch einen Dauermagnet

  ersetzt, der ein Magnetfluß-Yorspannungsfeld liefert, das

  den Rotor ständig in vorgegebener Richtung durchfließt. Bei

  Erregung der einzigen Feldspule wird jedoch ein zweiter

  Ntagnetfluß erzeugt, der den Rotor genau entgegengesetzt z»-!e

  Vorapannungsfluß durchfließt.

  Bei gewissen vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung

  verlaufen die Plußbnen von Feldspule und Permanentmagnet,

  obgleich_ sie -den Rotor in entgegengesetzter Richtung durch--

  setzen, im restlichen Motor-Magnetkreis zueinander parallel,

  wodurch dar Entmagnetisierungseffekt auf den Vorspannungs-

  magnet, der durch den Ihn durchfließenden Anteil des Feld-

  spu;i_enfeldes hervorgerufen wird, ganz klein gehalten wird.

  Bei anderen Anordnungen Ziegen die entsprechenden Magnet

  flußbahnen zwecks. ,weiterer Vereinfachung der Motorkonstrul,,=-

  tion 3-n Reihe miteinander.

  Die Amplitude des durch die Peldspule erzeugten Magnet-.

  flusses ist groß genug, um den Vorspannungs-Magnetfluß

  kurzzeitig völlig zu unterdrücken und ein den Rotor in

  entgegengesetzter Richtung durchlaufendes Restmagnetfeld

  Zu erzeugen.. Diese Richtungsumkehr des zusa,nmcy4-,esei:zten

  ßtator -Magnetflusses durch d'en Rotor verursacht eine Dre-

  hung seines magnetisierten Teils um 180 elektrische Grac'te

  :In den Fällen, in denen der Rotor in nur zwei Zonen ent-

  gegeasett;ca. magnetischer Polarität unterte51t; ;.St$' d..ho

  im. Fall eines Zwel.palrotors, dreht sich der Rotor beim An

  legen des Erregungsimpulses an die Statny:@-.Pel.dspule sowohl

  um 180 meehan5 sehe als auch um 180 elektrl sch @x@#frd." -

  Wenn beim Aufhören des angelegten iuipu:i.ses dtv: Peldspule

  stromlos wJ.rd, wandelt.. -sich der den Rotor düri;bfl.i.eßenc]c:

  Xagnetfluß wieder in den allein vom Vorspannungsmagneten

  gelieferten riagnetfluß um. Da die Plisßrichtung des Vor

  spannungs-Magnetflusses im-Rotor derjenigen des von der

  Peidspule erzeugten Magnetflusses genau entgegengesetzt

  i st e erfolgt eine zweite UiIcehr des Stator-.Magnetflusses

  und der Rotor dreht sich um weitere 180 elektrische Grade.

  (Wenn der Motor, wie später noch näher erläutert p eine

  Ein--Richtungs-Anlaß--Charakteristik besitzt, erfolgen alle

  Rotor-Drehbewegungen in gleicher Richtung und summieren

  sich somit}. Bei einem zweipoligen Rotor vervollständigt

  dieser zweite Drehschritt infolge der bei der Unterbrechung

  des Erregungsimpulses auftretenden Magnetflußumkehrung

  eine volle Umdrehung-, und der Rotor kehrt in die Stellung

  zurück, die er unmittelbar vor Anlegen des Erregungsimpulses

  innehatte. Mit anderen Worten dreht sich also der Rotor

  beim Anlegen des Erregerstroms an die Stator-Feldspule um

  n

  80 und bei Stromunterbrechung - um weitere 1800

  Der Rotor dreht sich somit beim Anlegen jedes Impulses um

  jeweils volle 360a Alle Impulse werden an eine einzige

  Peldspule des Motors angelegt -und besitzen sämtlich gleiche

  Polarität, so daß es nicht der bei herkömmlichen Schritt-

  schaltmotoren benutzten äußeren Schal:-- oder Logik-Strom-

  kreise bedarf, um die Impulse abwechselnd an ,jede einzelne

  von zwei oder mehr getrennt gewickelten Feldspulen anzu--

  legen, hierdurch die Magnetfluß--Polarität im Hotor umzukeh-

  ren und .weine 360p Drehung dis Rotors hervorzurufen: 1a-

  rüberhinaus hat die @TinßÜgung eins Vorspannungsmagneten

  anstelle einer zweiten Magnetspule in die gotorkonstruktion

  eine wesentliche Erhöhung das Notorwirknzngsgrades zur folge.

  nies gilt insbesondere in den Fällen, in.denen die Impuls=.

  wiederholungsgeschwindigkeit verhältnismäßig niedrig ist*

  da die Stromquelle.;zwischeai den 'binzelnen Impulsen keine

  Energie zur Aufrechterhaltung des Me,gnetflusses zu Liefern

  braucht.

  Ein anderes, auf der Verwendung eines magnetischen Vor-,

  spannungsfelde durch Rotor und Statoraufbau beruhendes,

  vorteilhaftes Merkmal ist der Schriellbremaeffekt, der bei

  Unterbrechung der elektrischen Feldspulenerregung durch-

  die kombinierte Wirkung einereette der elektrodynamischen

  Abbremsung nd andererseits durch die neuartige Verriege-

  lung infolge Zusammenwirkens von "Vorspannungsmagnetflu8

  und Rotormagnetfluß hervorgerufen wird.

  Die

  gebauten Schrittschaltmotoren können

  mit nur geringfügigen Änderungen leicht für "bürstenlosen"

  oder selbstkommutiefienden Gleichstrombetrieb geeignet ge-

  macht werden. Zu diesem Zweck wird die Spannung der Gleich-

  Stromquelle vor Anlegen an die Motorfeldspule entweder

  in eine Wechselstieom-Wellenform oder in eine Serie einpoli.-

  ger Impule-e um$e*aüüelt. Diese Umwaüdlung läßt sich leicht

  mit Hilfe zahlreich verschiedener, geeigneter el.ektroyi?.--

  scher, elekctromechanischer oder soriatigeT Mitte? erreichen,

  von denen einige nachstehend beschrieben sind und die den

  an die Stator- Feldspule des Motors angelegten Erreger--

  gleiehstrom periodisch umzukehren oder zu unterbrechen ver=

  mögen. Bei zahlreichen vorteilhaften Anordnungen ,kann e--1.n

  praktisch drehzahlkonstanter Gleichstrombetrieb des Motors

  mit Hilfe einer synchronisierten Impulsquelle, z.Ba Stimm-

  gabel, Kristalloszillator usw.$ erzielt werden.

  Ein anderes wichtiges und vorteilhaftes Merkmal einer be-

  vorzugten Ausführungsform der Erfir2udfg besteht in der

  Schaffung eines permanentmsgnetis4.erc.=°n Rotorteils neuarti-

  ger Gestalt' und Bauart, der -gewisses z=wchtige Betriebscha-e

  rakteristiken stark verbessert. Der verbesserte Rotor eignet

  sich gut für Schrittachal.tmotoren, "bürstenlose" und -selbst-

  kommutierende Gleichatrommotorent Wechsel.stromySynchronmo-

  tonen u!0- andere erfindungsgemäß ausgebildete elektrische

  Drehvorrichtungen. Insbesondere wird durch Verwendung eines

  Rotors aus permanentmagnetischem Material .n form -eines

  das

  Vollzylinders mit einem 1:D-Verhältnis über VDreh-Träg -

  heitsmom$nt unterentsprechender Erhöhung des

  --

  TrägheityVerhältnisses merklich herabgesetzte

  Bei einer anderen bedeutsamen Ausführungsform der Erfindung

  wird die grundlegende Schrittschaltmotor=.Kons-truktion durch

  Entfernung des Vorspannungsmagneten für den De-trieb als

  WechseJ.strom-Synchronmotor modifizierte Gemäß der bei her.a

  kömrn.ichen Wechselstrom-Synchronmbtoren üblichen Praxis

  wird die Feldspule durch eine Wechselstromc,uelle erregt

  und der Permanentmagnet--,Rotorteil einem vom Statorfluß

  erzeugten magnetischen Wechselfeld ausgesetzt. Beim Anlas.-

  oen herkömmlicher Motoren sind häufig nach Erregung der

  Peldspule mindestens einige volle Perioden nötig, bis der ..

  Notor synchrone Drehzahl erreicht. Bei der erfi.adungsgemäs-

  sen Bauart jedoch besitzt der Motor hauptsächlich wegert der

  verbesserten, trägheitearmen Rotorgestalt, wegen des hohen

  Euergieprodukts des zu seinem Aufbau benutzten Magnetmate-

  rials sowie wegen gewisser Besonderheiten der Statorkonstruk-

  tion ein außerordentlich hohes Drelumoment= Träglieite--Verhäl.t--

  nis, das dem Motor ein äußerst schnelles In-Tritt--fallen

  ermöglicht. Tatsäch@Lich beschleunigt der. rJotor bei- den

  meisten Ausführungsformen bei Aniegung von Impulswellen von

  etwa 60 Hz-Frequenz derart schnell aus dem Stillstand, daß

  er schon beim e2@sten Spannur.gszykel volle Synchrondrehzahl.

  erreicht, Durch Verwsadung einer .neuartigerx, .ungle.chmäßi-

  gen huftspäLtform zwischen dem Rotortexl. und dem Statorauf-

  bau in Verbindung mit einer besonderen Anordnung der Stator.-

  pc;j _-Absehirmrie erteilt man der erfindungsgemäßen Motor..

  auch Ein--Richtungs-Selbstanlaufeigenschaftenn

  Fernerhin kommt der Motor bei. Ensr@;i.eabschalt.un; sehr schne:@..j.,

  und zwar für gewöhnlich schon während einer einzigen Rotor-'

  Umdrehung zum Stillstand" was auf die trägheitsarme Rotor-

  konstruktion, die durch die Abschirmringe bewirkte elekßro4-

  dynamische Abbremsung sowie, bei mit Vorspannungsmagnet

  ausgerüsteten Motoren, die durch Zusammenwirken von Vor--

  spannungsmagnetfluß mit Rotormagnetfluß hervorgerufene Ver-

  riegelung zurückzuführen ist.

  Durch die verbesserte Rotorkonstruktion und andere von beW

  Vorzugten Erfindung sausführungsformen geschaffenen Neuerun-

  gen bei Wechselstrom=-Synchronmotoren wird es erstmalig

  praktisch möglich, Kraft-Wirkungsgrade von weit über 10% bei

  Kleinmotoren für Zeitgeber und sonstige Zwecke zu erzielen.

  So wurde beispielsweise bei einer bereits erprobten erfin.-

  dungsgemäßen Ausführungsform eines Wechselstrom-Synchron-

  motors mit weniger als 1 IT-Eingangsleistung ein Ausgangs-

  drehmoment von mehr als etwa 135 0m/g (15n in..aoz.) bei

  1 U/min erzielt. Diesen Erfolg muß man-mit Zeitgebermotoren

  üblichor Bauart vergleichen, die häufig Wirkungsgrade unten

  1% aufweisen und normalerweise bei gleicher Drehzahl (1 U/min)

  eine Eingangsleistung von 2 - 3 W benötigen, um nur ein

  Ausgangsdrehmoment von etwa 4,5 - 45 GLn/g (5 50 in,oz. )

  zu liefern. Ersichtlicherweise gestatten die verbesserten

  Wirkungsgrad- und Ausgangsdrehmoment--Eigenschaften der er-

  findungsgemäßen Wechselstrom--Synchronmotoren eine wesentli-

  che Größen-- und Gewichtsreduzierung, während die kühleren

  Betriebsbedingtulgen fartungsw und Schmierungsprobleme zum

  rortfall bringen.

  im folgenden wird die -Erfindung anhand der Zeichnungen

  näher erläutert. Es zeigen:

  Fig. 1 eine teilweise weggebrochene Vorderansicht eines

  ersten Ausfühtungabeispiele einer als zweipoliger

  Schrittschalter oder "'bßlrstenloser" Gleichstrom-

  motor verwendbaren elektrischen Drehvorrichtung

  mit den Merkmalen der Erfindung,

  Fig. 1a einen Ausschnitt aus Fig1" in vergsdßertem Maß-

  Ht Bb i

  Fig. 2 einen Seitenschnitt länge der Linie 2-:2 in fig. 1,

  der Einzelheiten. des Vorriehtungarotors zeigt,

  Fig. 3 eine teilweise weggebrochene.'forderansicht eines

  zweiten Ausführungabeiepiels der Erfindung,

  Fig. 4 einen Seitenschnitt längs der Linie 4°4 in Fig. 3,

  Fig. 5 eine Vorderansicht eines dritten Ausführungsbei'

  spiele der Erfin4ung,

  Fig. 6 einen Aufsichtsschnitt längs der Linie 6r.6 in Fig5,

  Fig. 7 eine teilweise weggebrochen: Vorderansicht eines

  vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

  Fig. 7a einen Ausschnitt aus Fig. `1, in vergrößertem

  Fig. 8. einen Seitenschnitt längs der Linie 8-8 .in Fig. 't,

  Fig. 9 eine Vorderansicht eines fünften Ausführungsbei=

  apiels der Erfindung,

  Fig.10 einen Aufsichtsschnitt -längs der Linie 10--10 in

  Fig. 9,

  Fig.11 eine Vorderansicht einer Abwandlung des ersten Aus-

  führungsbeispiels der Erfindung gemäß den Fig. 1

  und 2, die sich als Wechselstrom-Synchronmotor -

  eignet, - -

  Fig.12 eine Vorderansicht einer weiteren Abwandlung des

  Ausführungsbeispiels gemäß den Fig. 1 und 2, die

  sich als dreipoliger Schrittschaltnotor eignet,

  Fig.13a ein Schaltungabeispial, mit dem gewisse Ausführungs-

  formen der Erfindung als zweipoliger Schrittschaltp

  motot betrieben werden können,

  f.:g , -''@Kt diec@b.fi. f 'ittlx@, gemäß Pig. 13a in ucrum t 8l d 9

  g;@ e: .IT c)t:hfa..@tungibeispZBlg Imit dera gewisse Ausfübrung8-

  :homen Erf:Indung von einer her s,:l.s selbstkommun e:c onde.# . Es a.e iria

  strommo,bur betrieben werden können,

  Ii'ig@ itx ein Sche.0-Lungebeispel., mit dem gewisae# Ausführungs--

  :formen d(.7 li,:rfindung, von einer elektrischen Wechsel-

  vtromqzi,z '..1:: her als Zweipoliger SChritt$chalt1Qotor

  betrieben lverden können t

  . ..

  Pig,A6 ein Scht.'r.@tmgebeispiel, mit dem gewisse Ausführungs-

  formen der Erfindwxg von einer Gleich-

  stromouu:i 1.Q her al s "bürstenloser" Gleichstrommotor

  betriebe» werden können" und

  fäg r 17 ein Stha l .@ungsbeispiel:9 mit dem gewisse Ausführungs ..

  formten dE.# l#,'rfindurvan einer elektz°isehen Gleich-

  her äl s "bfxi a i:e1TIxc;ser" Ület.uhstrommotor

  betri.cbQ.'ix. vfti#t<1tc3n können. .

  `- $x den Pig o 1 9 1.--; und 2 ißt ein

  t@ß@°flhr@x@'yP@S@zflS@da-:@'.i i@C::R f..r"

  findung das sich entweder ahaet.pal. ho

  odex- als "bürstenl.ose:1!" @wt. yneta Hierbei tret.st der Motor einen etwa@fü:.Frr:c::ta S;

  torrahmen aus zwei Stanzblechpaketen 30a, 30b Sues beliebi-

  gem Metall, z.B. aus niedrig gekohltem oder weichem

  Silizium-Stahl auf. Die Blechpakete werden in üblicher

  Weise-, z.B. mittels Hohlnieten, zusammengehalten. Den Mittel-

  abschnitt des Statorrahmsnb umgibt eine Spulenhülse 42, mit

  aufgewickelter zweiklemmiger Peldsspule 409 die in noch zu

  beschreibende Weise durch eine elektrische Spannungsquelle

  erregt werden kann.

  Der linke Statorralnnenteil 30b endet am -dpulenfernen-Ende

  in einer Polgabel 31 mit den beiden Schenkeln 32a und 32b.

  In ähnlicher Weise endet der rechte Statorrahmenteil 30a

  in einer Polgabel 33 mit den beiden Schenkeln 34a und 34b-.

  Innerhalb den von den

  der

  Poh6 31 und 33 uMrenzten, etwa kreisförmigen Raune. isst

  eine Rotoranordnung 20 zentrierte die von einer Welle 22

  getragen wird, welche in Lagern-26 eines aus Meseing oder

  ähnlichem Nichteisenmetall bestehenden Rotorgehäuses 24

  gelagert ist.

  In einer bevorzugten.Ausführungsform bES teht die Rotoranord-

  nung aus einem verhältnismäßig schlanken Zylinder aus Magnet-

  material. von hohem ß-H--Energieprodukt, d.h: hohem Rest-

  magnetfluß und hoher Koerzitivkraft und ssonsstigen guten

  magnetischen. Eigenschaften. Bel diesem Magnetmaterial -kommt

  es im Hinblick auf das magnetische-Wechselfeld und die

  aonstigen entmagnetie:#,grenden Binflüase, denen der Rotor-

  magnet sowohl ist Betrieb.als auch, im Stillstand, ausgesetzt

  ist, vor allem auf hohe Koer$itivkraft an- ,Da die Größe

  des Rotormagnetflueseä'entschedendem Einfluß auf das er-

  Zielte Ausgangadreümoment.dee Motors et,.öollte das für

  den Rotor ausgewählte Magnetmaterial vorzugeweiae:.:.auch hohe

  Restinduktion besitzen.

  Ein diesen: Äntordereen an ein Xotormagnetn'E#ter41 ent-

  sprechender neuartiger Typ Von Xa;gaetmaterial besteht aus

  7? Gewe-% Platin und 23 Gew.--% ]Kobalt und wird von den

  Firmen The HemItaü watoh Co. 9 %noost er g, Pa. ; 'USA, und

  Arnold EngineerigW Co, Xarengu, 11199 USA, hergestellte

  Es besitzt

  ty pieohe naAtische Eigenschaften:

  Reetindük*ion" 8r: ... -6400 Gaus$

  äoerzitivkraft, Ho: 430a Oerotoä

  Naximlee -Rnergieprodt-, 4d-Hd:

  9tC 'los Gauss-aerated

  Da das EnergieP@prt dieser neuer atin-Kobalt-%ekierttug

  drei- bis nein- ,größer idt .K das von ü41ichen Rotor-'

  magnetmaterig1-4ent -.wird biet- Yervretdg eines Rotors aua die-,

  sez@ @.teria'.@ ver x'äoretfl.uH im @@at@or-°Itatorr@ufta@@"

  vud denegtepron« dse tordze*ent -V:roportional er-

  höht d . . . .

  Ein anderes Magnetmaterial, das sich als besonders vorteil-

  haft erwiesen hat, besteht aus einem gerade irrig orientier-

  ten Bariumferritmaterial mit einen Energieprodukt von etwa

  3,0 a 106 Gauss-Oersted längs der Orientierungsachse. Die-

  ses unter dem-geschützten Warennamen "Indox VI" von der

  Firma Indiana General Corp.» Valparaiso, Indiana/IISk, und

  unter dem geschützten Warennamen "Ceramagnet O" von-der

  Firma Steckpole Carbon Co,, St. Marys, Fa., USA, vertriebene,

  aniaotrope Ferrtmaterial läBt--si-ch ohne weiteres dadurch

  für die zweipoligen- Rotoranordnungen der erfindungsgemäßen

  Motoren geeignet- stachen, dsß man die Achse er magneti- - -

  sehen Orientierung mit einem Durchmesser des zylindrischen

  Rotors zusammenfallen läßt. - - -

  Die Verwendung eines Rotoraaterials von hohem. Euergiepro-:

  Bukt in Verbindung reit gewissen weiteren nachstehend be-

  schriebenen, erfindungsgemäßen- I£onatrukt ionsmerkmalen -führt

  au einem Motor mit-äußerst hoher Startbeschleunigung-.'Dies

  bedeutet wiederum,.daß der ldot@or eine sehr kurze Ansprech-

  zeit besitzt und sehr schnell =auf Synchrondrehzahl kommt;

  diese Eigenschaften stellen einen wichtigen Vorteil--bei

  Motoren für Impuls- und Synchronzwecke dar. - - -

  Zwecke noch weiterer Verbesserung der -Anlaßbeschleunigungs-

  LeIgtung den Motors wird die -Rotorform vorzugsweise derart

  Sewähltdaß der-Rotor ein U D-Verhältnis über 1 besitzt,

  seine Axiallänge also größer als sein Durchmesser ist.

  Eine solche schlankaylindrische Form setzt das Drehträg-

  heitamoment des Rotors 20 um seine Achse 22 herab und er-

  höht dementsprechend das Drehmoment-Trägheits-Yerhältnis

  des Motors beim Anlassen.

  Wie in den Fig. 1 und la schematisch angedeutet ist, be-

  sitzt das Rotormagnetmaterial zwei Magnetpole entgegenge-

  setzter Polarität: Die Form der beiden Magnetpolbereche

  :ist dabei derart, daß sie den Rotor 24 in zwei axial-ver-

  Ieufende, halbzylindrische magnetisierte Abschnitte untern

  te:=_l en,. Bei einem -Rotormagnet -ins einem Magnetmaterial hoher

  foerzitivkraft können die beiden Gebiete entgegengesetzter

  zneti.sehor Polarität ohne schädliche Auswirkung einander

  sehr genähert werden, so daß sich die beiden Pole je über

  .Anen rerhältnismäßig großen Kreisbogen (von praktisch: 18G°

  d e.@> !;j '':,.iTangs erstrecken können.

  Zwecks :Srlelung einer EinzRichtungs-Start=C,arakteristik

  ist bei dieser Ausfüllruhgsform der Erfindung der Motor mit

  zwei. Abschirmringen 36at 36b um je einen Schenkel der ge-

  gabelten Statorpole 31 bzw. 33 versehen. Wie Pig. 1 zsigti

  umschließt der Abscähirmring 36a den unteren Schenkel 32b

  des linkem Pols .31 und der AbschIrmring 35b den oberen-

  ._:@. .. .

  Schenkel 34a des rechten Pols 33.

  Riese diametrale Anordnung- der abgeschirmten Polöchenkel

  -in Ewig auf den Rotor 20 dient dazu, die Richtung den

  Statormagnetflueses durch den Rotor-Stator-Luftapelt 35

  von den nichtabgeschirmten Schenkeln 32a' 34b nach den

  abgeschirmten Schenkeln 32t o 34a hin zu verlegern, wenn

  sich der Magnetfluß während des Anlassene aufbaut. Infolge-

  dessen verleiht diese Richtungsverlagerung infolge des

  verzÖgerten nattlußaufbaus in den abgeschiraten Stator-

  polabschnitten dem Motor in dem Pachmbekannter Weise

  Ein-Riehtungs-Starteigensaft«b Beim. Abschalten des

  Motors andererseits helfen dieselben -Absohirmringe 36a -und

  36b9 den Motor durch die -elektrodynamische Brewirg

  schnell abzustoppen-9 die die m- nocchumiaufenden Rotor

  ihnen induzierten ströme hervorrufen: -

  Wenn man den Luftspalt 35 awechen Rotorumfarng und Stator-

  polen ungleichmäßig dimensioniert, d.h. den Abstand des

  Rotors nach; den Plüchen der abgeschirmten Pole 32b-, -34a

  hin. wesentlich kleiner als nach den -aioht abgeschirmten

  Polen 32at 34b hin hältg bleibt der-Rotor beine Stromios-

  machen das Motors unweigerlieh ia

  -Ruhe-.

  Stallstehen. Die Pfade des geringsten magnetischen

  Widerstands für den Rotormagswtfluß verlaufen. niioh in-

  folge dieser aleichmäläigen J!uftap&Itforä, derart, d..

  der iRotor unweigerlich eine::4etallung eiimmt, i.-a der

  sich die Adittelpunkte der bsidmn®tisiertenn Rotepml-

  bereiche unmittelbar an der Pläche der abgeo 3hiraten und

  nicht an der der nichtabgeschirmten Poleehenkel befinden.

  Infolgedessen besitzt beim Anlassen der Statortagnetflui, -

  der anfänglich läng®- einer durch die unabgeschirsten Pol-

  schenkel 32a, 30 gehenden Minio verläuft$ eine su den

  Rotoraagnetpolen tatgentfal gerichtete

  die den

  Rotor in die gewünschte Richtung hineindreht.

  Andererseits >kbnatt der Rotor bei Nioht@rorhandenzein- eines

  .

  ungleiohagßigen Zuftspaltabatands der beschriebenen Art

  auch eine gegenüber der Pig. 1 um 94o rereet:te nuhsetrllung

  einehmen e in der reine Folberechsatttelpunkte unmittelbar

  auf die P11Lohen dt niohtabgesehirt@ten Pole auagerlohtiet

  wären. In dienen Fall würde sich -der Rotor beim Anleesen

  verkehrt herum drehen. Mit den- Abschiraringen 36a und 36b

  allein ließe sich also kein zuverlässiger 'Ein-Richtungs=

  Start des Motors -gewährleisten.- 8e- bedarf hierfür vIehtehr

  des Zusammenwirkens der Abechirerixige mit den durch °div

  beschriebene ungleichmäßig Muftspa.ttorn erzielten ?faden

  niedrigen magnetischen fiderstande" das den. Rotor unweiger-

  lieh in eine das Anlaufen in stets gleicher Richtung begün-

  et igvnd e "Ruhestellung wringt.

  Bei der als zweipoliger Sehrittschält®otor benutzbaren Dreh-

  vorrichtung gef den gig. 1, 1a und 2 ist zwischen der

  Peldspulenanordnung 40 und der Rotoranordnung 20 ein Per-:

  manentmagnetglied 50 vorgesehen, das den Zwischenraum

  zwischen den beiden Schenkelteilen 30a und 30b des Stator-

  rahmens überbrückt.-Dieses aus beliebigem Permanentmagnet--

  material, wie hochgekohltem oder "Alnico"mStahä., bestehende

  Magnetglied 50 erzeugt einen "Vorspaunungs"-Magnetfl.uß,

  der den Magnetkreis des Motors auf zwei Hauptbahnen, de-

  ren Richtungsverlauf 'in Fig. 1 schemaattisch durch die ge-

  strichelten Linien -55a und 55I- angedeutet ist, durchfließt

  Der eine Teil des- Voropannungsflusgem fließt längs eines

  Pfads 55b vom Nordpol des Stabmagneten 50 zunächst im

  Statorechenkel 30a abwärts, danw waagerecht durch das

  Statorjoch, in dah--.swecie Begren$uiW- dieses Teilstroms- ein

  Zuft®palt 60 eing.e1ügt in-t, und --anschließend im gegenübrer-

  liegenden Statorschenkel 30b zu« etaladpol zurücke Der -

  zweite, größere Te1-l den Vorspannungeflusses fließt längs

  eines Pfads 55a vom- Magnetnordpol: zunächst durch den- Stator

  Schenkel 30a in- den Statorpol 363; dann -über den Luftspalt

  35 waagerecht -in -den Rotor 20,, xturchsetat ihn diametral

  und fließt dann iweiter durch dient -Luftspalt im gegenüberlie-

  genden Statorpoh-31.und schließlich durch den Schenkel 30b

  abwärts zum Magnetsüdpol surück@ -

  Ist Ruheau®tand,,- dwh: bei stromloser Notorfeldapule 40,

  ist die Fließrichtung den vom Magneten 50 ausgehenden Msgnet-

  flueses im Rotor 20 derart, daß er -eich gemäß Fig. 1. .aus y

  richtet. In dieeer,lAjs wird der Rotorsüdpolbereiah des

  Rotors von . renht« # . *Nnetlsoh mit dem Isagnetnordpol. ver-

  bundanen g#vatcöi 1 een und auf ihn ausgerichtet

  und demeht®pretd efdar Rotornordpol von dem linken,

  mit dem Xegnetiddp'luadenex Statorpol 31 angezogen

  und auf,hrl aulerichtet. Jedesmalwenn die Peldspule

  stromlos wird I!tnr 901n die Ruhestellung tritt l,

  nimmt er diese eieierein- 'd.h. jeder seiner Polbe-

  reiche wird,gut de.. ttatprol -ausgerichtet, der infolge

  seiner Vorbindm% mit de* Vbranngsmegneteu 5ƒ gegen-

  polig mäetisiert aßt

  Bei. Erregung der Peldsp@z1-e 4ß duroh einen elektrischen Im-

  puls vorgegebener 1'@jArität und :kplitude wird im Mot®r-

  magnetkreig ein -@rosa.tt et.uB erzeugt, der den Rotor

  20 genau entgegengeedtat @ SuBrepahnungsmagnetfluß duroh-

  'Unter Zrundelu* dar in Fig. 1 dargestellten

  magnet=ischen Polaritäten wäre r.e Polarität des emgelegten

  Tmpuleeis;derart, daß dis Feldspule- 42 linksseitig einen

  Nordpol. -_ilrechteeetig einer.: Südpol ausbildet. Foiglirh

  teilt a ' dem im Sinne der punktier-

  ten Lies :413a um ad- 45b von (lizdreü) Spulennordpol ausgehend

  t

  in aVei tpfade4 Der Hauptteil dieses im Statorsehenksl»

  30b a0 £-Zt*OdY-laer ffllgt den Pfad 45a"--läuft

  also du@h dezt .''gen. 50 und dann durch den

  Statorschenkel 30a abwärto sause --(rechten) Spulensüdpo@ zurück.

  Der restliche Peldapulen-etfluß läuft dien Pfad 4.5b

  entli, d.h. auswärts in dän Statorpol 319 aber deh Stattor-

  Rotor-Luttepalt, 35 hinweg diametral durch den Rotorkörper,

  dann durch den luftspalt der anderen Botorseite in den

  ßtatorpol - 33 hinein und äöhließiieh über den Sehenkelteil

  349a. zuritok zum Peldpulenbfidpol.

  Wie süo der schematischen P. :1 ersichtlich Ist" laufen.

  Peldspulen Magnetflufl und Varspannuf-Vognetfluß im luft-- .

  spalt 55 .»lachen Stator nad otor einander entgegen, Im.

  väropannumanei-en 30 degen parallel{. Vieh i.au-

  ien bei dieser -Aunfüherm -debei#ftndtmNMm,®en -Motors

  die bwidetttßtilade _.t,°b der Peldule b»: 33a,

  55b tü# den Ibrapamueaeten oterbezirk -gegen-

  einander,) i@a-gextban sods@iatorttegfetkree'rräa7.le1

  euettaMer., Durch diese negent4 -*allelanördnu4

  von peldspulen= und *orsnetuß Wird .der Vvx

  Poldsp.Mmaenetfltüt Aden ueoften 50 auageifIbte

  Ezatmagng@@.e@eru@aa@rfe@t heb@i@tet@ _ .

  -lltud-e den J' @l@en@1@1'~ Stator-

  polet 31, 33 wird so hacä@-eeeetety daß kurzzeitig-der

  Elfflug des (nach linke ve.aufenden) 'f'orspannungs-Xet-

  flues®g 55a im Luftspalt 33 "aufeehoben und ein den Rotor

  b erit*ebetat duro&l*`enddee üeeamtmagnetfald erzeugt

  wird. Durch diese- RUht@@den ,äuf den Rotor' ein--

  wirkenden, komplexen S-.talormlgetf:ü$ses wurden magnetische

  Anziehunga- und Abstoßungskrta an seinen Magnetpolen her-

  vorgerufeag die ihm um 180a drehön -und dabei sei,Üe beiden

  pole bei der Umkehrung- des N@tflusaeu durch die Stator°-

  pole 31 und33 entsprechend ihre: Plätze austauschen lassen.

  Solange der an feldapule 4Q angelegte elektrische Bneägi,e--.

  impule ausreichende Am»,1'itude besitzt>- 1.m Botor 20 einen

  zurr vorspann=xegneifflua uutgegeaetzten Gesamtmagnet-

  flu8 $u erzeugen, ,bleibt der Rotor %t seiner neueng ..gegen-

  über der Ruhelage- u HSdurrswtatex 'Lage stehen. Sob-ad

  der Impuls aufhört= und die Peldsgule wieder. stromlos wird,

  bildet sich dsr_,dett° Motcetkreis..:durchsetzende et-

  fluß wieder in den ° vom ßauermn -5Q allein geliefeten -

  um, und da dieser, den Rotor, 0,@vx@eenges.etzt aase @s~e:,d@

  spulen-Heanet.#luß durc$setst, findet `im Tjuttapalt 35.-,eine

  zweite Plugrtchttfgsümkehr @. e $tt rund-. der Rotor dreht- 'sici

  erneut. um lO"C#. i W die der, ßeä#urten fließrchtuentspre-a

  chende Gleiet81$;. ' .

  Es ist noch darauf:$s 4 Vorhandensein ilee'

  Yorspsnnune»st:esoithfl.t `-<dfier Rotor nach

  Impulsentzug der- loeld ao Plötzlich, sbe-opptx -da jede

  Tendeds des aa:oloh -.ux mehr - ala' 130 Xtber die Ruhe

  Stellung hi,asue° su.:d@nrhe..:eh',d" 2ustjüaenwirken von

  Vorspannunnuß. "d RetoMUgn etverhindert

  t .

  .wird.

  Infolge der Ein-Richtungg-Start-Charakteristik, die durch

  die Abschirmringe 36a,36b und die durch die Statorpol.

  C31, 33ä-Ausgestaltung geschagfene, nichtgleichförmige

  Ausgestaltung des luftspaltes 35 dreht sich der Rotor 20

  bei jeder Magnetflußumkehrung stets in ,gleicher Richtung

  und somit addierend weiter. Bei einem zweipoligen Rotor

  der in den Figurendargestellten. Art wird bei. diesem zwe i--

  ten Drehschritt des Rotare, der nach Verschwindendes Er-

  regerimpulses 3:x: der Feldspule 40-Infolge der Ragnetflui3-

  urkehrung im luftapalt auftritt; eine volle Umdrehuug ver-

  vollständigt und der Rotor in die unmittelbar vor Impuls-

  anlegung eingenommene Ruhestellung zurückgebracht. Anders

  ausgedrücktt dreht@sich also-der Rotor beim Anlegen des

  Erregerstrome an de peldspule - 40 um 18(30, dann bei Unter--

  Brechung der Strom$ufuhr nooämal* um -1800 und somit. je

  Impulstakt um volle 3600.

  Die lehre der Ertindung ist auch .auf andere Notorkons tz°uk-

  tionen mit mehrpalpsarigem Rotor anwendbar. Wenn man bei-

  spielsweise beim Motor gemäß Pigo 1 den Rotor 20 9o - abwa2-

  delt, daß er drei-umfangsmäßig gleichmäßig verteilte Paare

  von Polen entgegengesetzter magnetischer Polarität auf=-

  weist, liefert jeder Erregerimpuls eine 120o--Drehung des

  Rotor, raäml.ich -he.wegen des Impulses und der dadurch

  hervorgerufenen ereten Umkehrung des Pol--etflussas 600

  und beim Aufhören des .Impulsen und der dadurch hervorgeru-

  fenen izweiten Magnetflußumkehrung nochmals 600 a Der Rotor

  hat zwar in diesem Fall nur '#20 mechanische Grade, wohl

  aber eine volle Periode von 360 elektrischen Graden durch-

  lauf er'@R -

  :In den Ffg. 3 und-4 ist ein zweites Aueführungsbeispiöl

  der_ Erfindung veranschaulicht, bei der in Abwandlung zur

  Rauform gemäß Fig. 1 ,- 2 der Vorsnungsmagnet i50 nicht

  zwischen Feldspule 140 und Rotor 120 ein- sondern außen

  an den Motorstatorrahmen angesetzt ist, sonst über :3.-es

  bR?*@Lzeliaten ist. Daher sind solche entsprechenden Teile

  -i =: gleichen und nur um 100 erhöhten Bezugsziffern. ver-

  sehen. Auch bei dieser außenseitigen Anordnung des Vor=

  sparinf#Ejgsmagneten laufen die Xagnetflußpfade 145a, 145b .

  für Feldspule bzw. 2!55a, 155b für den Vorsparinungsmsgnea

  1.exl ü- --.° den grüßten Teil des Motor-Negnetkreiees .hinweg

  parat : @:'. zueinander, und nur die durch die Statorpole 131,

  133, den Stator--Rotox._Luftspalt 135 und den Rotor 120 ver-

  laufenden Magnetflußlinion verlaufen gegeneinander..

  In den Fig. 5 und=-fr ist ein drittes -AusführungebeiopIel

  der Erfindung dargestellt, bei dem die Feldspule 240 direkt

  neben dem Rotor 220 angeordnet ist und die Magnetflußpftde

  von Peldspule (245m, 245b) und Vdxspannungsmagnet (255a, 255b)

  einander parallel verlaufen Dis Statorrahmenteile.230m 230b

  bilden zusammen mit dem Vorepnnnungsmagneten 250 deine recht-

  eckige Schutzkonstruktion, die die: in ihren Inneren ange-

  ordnete feldsepule *240 nebst Rotor 220 schüttend umgibt.

  Die der Bauform gemäß Pig. 1 bis 2 entsprechenden Tolle

  sind wiederum mit denselben, jedoch um 200.erhöhten Bezugs-

  ziffern versehen. Der Hauptunterschied dieser Bauform ge-

  genüber der gemäß den fig. 1 bis 2 besteht in der Verwen-

  dung eines einatückigen gtatorpolgliede 23°j, wobei jedoch

  die be,triebliohen--Vorteile die gleichen wie früher bleiben.

  In den"rig..

  s ist ein weiteres Ausführungsbei-

  spiel der Erfindung daraentä.lt,- bei dem die magn.etfluß-

  pfaäe den Terapannungsmetba -("5) ? und- der Pbldepulw 045)

  irReih* gesOhaltet- sind. Hierbei.

  Vorspännunge-

  maM*t. 350- i.n @Porm . eines biegsamen Bande= au® per»nent- ,

  *aMtrtiea- Naterial in ftspaelt- 335 inbheg den-belden

  Stät6elen 33',335 angeordnet, und- wrsehiießt das aylindri-

  eahe @ Gibäueo 324--um den Rotor -3ef16- iI:-anen Vnetband-, °350

  ist, via fig.- 7a ,>eshetieeh stIgt- .an zwei halbkreißf-8r-

  migeh;.*:"Leh6n H und S entgengesetnt -polar magnetisiert

  und Igefärt dameatrechend ei-d-. mnetinchen ,Vorapannun$e-

  feld v de. den Rotor 320 und aa..Stätflr--Retor-Duftsl-t - 335

  in der durch die gestrichelte lintä 35 angedeuteten Rich-

  tung durchläuft: . .... . .. . .

  Diese "erdn..deib- -Varapanneton 35i direkt'-,am

  Rotor 3213 und @t@tttür@Rtttor.f#irp't '3°ntelleine. höchst

  wirksame Form einer eihen-orspaunwe. dar und ermöglicht

  eine wesentliche Verringerung, grase, Gewicht und Magnet

  kraft-.fefoxüerang des zur Erzeugung @dea. Vorogaxuaungs-Megnet- .

  Flusses verWennetIauermäeten.

  Her durch 'die eldap:e @@@@ erzeugte lsguetfluß durchsetzt.

  den Motdr-etkreie auf einem Pfad 345 solcher Richtung,

  als ob er dem'.vorspaunuhga-Xagnetflng, entgegenwirken und

  den Dauerm$gnat'ei -350, entz84gotisiere. möchte. Bei einer

  derartigen Redhennchaltung d-Xagne#lüsge muh die-durch

  die Feldspule -340 --gelsfertec etotx@elache Xrsft. die

  vom VorsPannuhgsegagnsten e5fl 4#elfeterte

  um die

  Richtung des im gtatoraRotor-iruf tspalt 555 vorhandenen-.

  Qesamtmagnettlusses im Sinne dem früher he$c#riebtenen :. .

  Sahrittechaltmotor4rbets'weie'-mmsukvhrenr Diese Magnet-

  flusuumkehzung -im ;Luftspalt sticht den -Dauermaaeten 350 `

  entmnetiaie, .*onn, er in, den Quadranten-,seinür

  --1netis. erungukurve ge-brinbrgn wird. 'Daher wird -bei

  solchen bevoraugteu :iuugühre`@bräeÜ der, Erfindung @ ' die

  mit in Reihe ge'sahailteteu netflt@"ude arbeiten;°-für

  den 1Torspanungsmeten ä5ƒ vor*e@so ein Tarmanent-

  magnetmaterial- mi$`terh ;hoher -"Benkaf#rzttivkraft@ d.he

  verhältnismüßig fi,4,ohiEntgagnet.ezukurve# verwendet.

  Hierfür eignet uia helspielside, ert"aärungsgemäß ein

  anisotropee gummigebundenes iterritmaterial, wie es

  unter dem gesahtLt»n Warennamen '07.aatfor1B'f von;. -der

  Firma Leyman Corporation, Cincinnati, Ohio/ITSA, herge-

  stellt und vertrieben Wird.

  .In den Pig. 9 und 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel

  der Erfindung dargestellt, das weitgehend der Bauform-ge-

  mäß Pig. 5 und f ähnelt, jeclö#h dahingehend abgewandelt

  ist, daß die Magnetflußpfade von. Vorspannungsmagnet 450

  und Peldspule -440 im Motor-Nagnetkreis in Reihe geschaltet

  und beide Erzeugee'@@-neben dem fflor--420 angeordnet sind, um

  'einen höheren Wirkungsgrad sowie- einen stärkeren Mnet-@ -

  fluß im ßtator-Rotor-Luftspalt 435 zu liefern. Die Magnet

  flußlinien 455a, 455b den Vorannungamagneten 450 und die

  Magnetflußliniern@-445a! 445b der Feldspule 440 verlaufen

  beide über den gesamten Notormagnetkreis dies Motors hinweg

  auf gleichen Pfaden, aber in entgegengesetzter Riohtüng.

  Auch bei dieser Bethenanordnug: wird daher wünschenswerter-

  -weise für den Varspannungsemagneten 450 hochkoerzives.Mägnet-

  material., wie Bariumferrit, verwendet.. .

  Fig: 11 Zeigt eine-Abwandlung der Bauform gemäß Fig: 1 und 2,

  die als Wechselstrom-Synchroxnotor betrieben weiden kann.

  Hierbei fehlt ein vorspannungsmagnet und die Feldspule 540

  wird nicht durch gleichpoligen Strom betrieben, sondern

  vielmehr durch eine passende Wechselstromquella gespeist.

  Die in der ßtatoranoränung 530a, 530b bei Erregen der Peld.

  spule 540 erzeugteir wechselnden Magnetfl ußlinien 545 wi.r

  ken auf den zwischen den Statorpoen 5319 553 angeordneten

  Rotor 524 ein und setzen in nach üblicher Wechselstrom-

  Synchronmot®r-`1'eohnik in Drehung. Die Erfindungsmerkmale,

  nämlich die sehlankzlrlindrisehe Rotorbauform, die Absohirm-

  ringe 536a, 536b und der ungleichmäßige huftspaltabstand

  535 zwischen dem Rotor und den zugeordneten Gabelenden der

  Statorpole 53't, 533 wirken aber derart zusammen, daß ein

  Roehle istungsmotor mit zuverlässigem Ein-Richtungs-Selbst-

  startvermögen entsteht. Wie bereite erwähnt, verm$g -der

  Rotor infolge--den-erzielten hohen Drehmoments und seiner

  niedrigen Eigenträgheit beim An.aaeen -äußerst schnell-in

  Synchrontakt zu kommen und außerdem beim-Ausaehaltenr-der

  Feldspule 540 fast augenblicklich anzuhalten. - -

  Pig a 1 2 zeigt eine-weitere Abwandlung der Bauform gemäß den

  Fig.. 1 bis 27 die sich n1:6 dreipoliger Sehrittsehaltmbtor

  eigne-".. Tu diesem Zweck sind anstelie,der beiden bisherigen

  Bauformen benutzten, einzigen zweipoligen Spule zwei-getrenn-

  te Feldspulen 44, 46 oder wahlweise eine Einlepule mit

  Mittenanzapßag vorgesehen, und -au0-erdem fehlt auch-dies-

  mal der Vorspannungsimagnet. Die Feldspulen 44, 46 werden

  abwechselnd getrennt Tiber eine-nicht-dargestellte, herkömm.#-

  liche äußere Logikschaltung mit elektrischen Stromimpulsen

  gespeist. Der hierdurch jeweils erzeugte Magnetfluß - -durch-

  läuft die Statorrahmenteile 30a,° 30b und wirkt mit dem zwi-.

  sehen den Statorpolen 31, 33 angeordneten Rotor 20 zusammen.

  Bin beispielsweise an die Spule 44 angelegter Impuls er-

  zeugt Magnetflußlinäen 45, die den Rotor 20 in. vorgegebener

  Richtung durchlaufen und zu einem 180o-Drehschritt veran-

  lassen. Der nächste Impuls wird dann derart an die Spule 46

  angelegt, daß zwischen den'Statorpolen 31, 33 ein entgegen-

  gesetzt verlaufender Magnetfluß erzeugt und dadurch ein

  weiterer 180o-Drehachritt des Rotors verursacht wird. Diese

  Richtungsumkehr des Poldspulett-Megnetflusses bei aufeinander-

  folgenden Impulsen kann ohne weiteres durch Verwendung eines

  passenden Umsohaltkreises bewirkt -werden, der an eine-Gleich-

  stromquelle angeschlossen ist.--.@.edes -Tmpulapaar bewirkt

  somit eine volle 360o-Drehudes- Rotors 204 Diese Arheäts-

  weise steht im Gegensatz zu den"übliclen Dreipol-Schritt-

  schaltmotoren, 'bei denen eine voM& Rotorumdrehung zwei oder

  mehr volle Perioden der angelegten Wellenform erfordert.

  Die Pigt. 13 - 1? -zeigen Schemaschaltbilder ton "Beisspielen

  elektrischer Schaltungen Zum Betreiben bestimmter erfin-

  dungsgemäßer Notörbauformen nach-verschiedenen Betri"ebs-

  artena Das System gemäß Fig. 13a und 13b besteht aus einer,

  Gleichstromquelle,* zoB. Batteris 8ß, -,einem einpoligen "° .

  Schließschalter 84 .und einem Zw6ipdl-Sohrittsohaltmator 18

  etwa gemäß Pig. 1 - 2. Wie schematisch angedeutet, weist

  der ä%tor 18 -"ainen"'forspannurs-Permsnent@nagneten 509 .der

  gemäß Pig: 13s Vorspannungg-Xoßnetflußlinien 55a, 55b -er-

  zeugt, eine Poldapule 40" de 1-n errggtem Zustand gemäß

  fig. 13b lettetfl.t eft4&45b erzeugt, und einen

  Rotor 20 aut.

  Wie früher 3.n Bezug auf fig. 1 .» 2 erläutert wurde, Ist

  der Motor 18 so ausgelegt, daß bei vorhandenem Feldspulen-

  Magnetfluß ein Teil davon den Rotor 20 entgegengesetzt au

  dem Anteil 55a des ständig an Roter liegenden V'orspannungs-

  Magnetfluseen durchläuft: Ergänzend ist in dein fig. '13a

  und 13b such noch-der Abschnitt 45s des Feldspulen-Nagnet-

  flussec eingezeichnet, der nicht den Botor 20 trifft; son-

  dern stattdessen mit einem entsprechenden Abschnitt.55b des

  vom Vorspannungsmagneten 50 erzeugten Magnetflusses gekop-

  pelt ist. Verständlicherweise erfüllen diese beiden ,letzt-

  genannten, den Rotor 20 nicht durchsetzenden Msgnetfluiase

  45a und 55b, bei der folgenden Betriebsbeschreibung - keine

  - ,

  Funktion.,

  Hei geöffnetem Schalter 80 durchsetzt nur der V'orepagnungB-

  ....Magnetfluß 55a den Rotor 20, der die Ruhestellung gemäß

  Pig, 13a eianaimt:'- Wenn nun ,e19 f@ 13b der Schauer 80

  schließt, wird, die --Peldspule 40 erregt-und die Richtung des

  auf den Rotor-20 einwirkenden Geasmtmagnetfluseen wird uA-

  gekehrt, da der Peldepnlen-Wegnetfluß 45b der stärke» .

  ist- und, nsomit den Einfloß derb fcr@rpein@turs-Inetflusetee

  55a au überwinden -vermag. aufm bewixkt die Umkees

  der Msanetflußrishlin fror sfterter Weise eine 180o_

  Drehung der Botor*4@

  Bei erneutem Öffnen des Schalters 80 bricht der Feldspulen-

  Magnetfluß 45b zusammen und der Magnetfluß durch den Rotor

  20. geht auf den früheren alleinigen Anteil des Vorspannungs-

  Magnetflusses 55s zurück, wodurch der Rotor 20 um weitere

  1800 und damit in die ursprüngliche Ruhestellung gemäß

  Fig. 13a gedreht wird. Somit wird durch abwechselndes

  Öffnen und Schließen des Sehalters 80 eine pulsierende

  Wellenform erzeugt, diel an die N%torfeläspuie 40 angelegte

  bei jedem ihrer Ein-- und Aue-Zykel den Rotor 20 um eine

  volle 360o-Drehung weiterdrehen -läßt. _-

  Bfiir diesen SchrittEvhaltbetrieb - den Motors 18 eignet-- sich

  jede der vielen elektrischen oder elektromechanischen

  Schaltungen, die periodische oder aperiodische gleichpolige

  Ausgangsiapulse-zu liefern vermag. 8o wird beispielsweise

  für den Betrieb des aelb®tkoamutierehden Gleichstrommotors

  gemäß gig. 14 die an die Peldepule 40 angelegte pulsierende

  Wellenform durch einen Zungenschalter.-90 erzeugt, der bei

  der Rätordrehung magnetisch betätigst wird und den Motor

  eelbatkommutierend "werden läßt-a Selbstverständlich kÖnnen

  stattdessen auch andere unterbrechende oder selbstkommu-

  tierende Anordnungen, z.B. aus Lichtquelle, Photozellen--e,

  Strombeie und von- umlaufenden Rotor betätigter, den Licht

  strsU periodisch unterbrechender.Blende, mit zufrieden-

  stellenden Ergebnis angewandt werden.

  Bei der Schaltung gemäß Pig. 14 erfolgt die Betätigung den

  Zungenschalters 90 durch einen: zwelpoligen Permanentmagne-

  ten 91, der auf der Rotorabtriebawclle 22 sitzt und mit

  seinem Magnetfeld an den Zungen$chalter 90 gekoppelt ist.

  Bei. umlaufendem Rotor 20 bewirkt die-entsprechende Drehung

  des Magneten 91 während jeder 3609-Drohung je einmal ein

  phasengerechtes, abwechselndes Öffnen und Schließen den

  Zungenschalters 90: _.. ,.

  Anstatt den Zungenschalter 90 zwecks Steuerung der Peldspu-

  lenerregumg direkt in den Motvrapeisekreie einzuschalten,

  nutzt man: besser die durch einen

  95

  erzielbare Verstärkung aus. Bei jedeemaligem Schließen des

  Zungons chalters 90 kann in Abhäfigkeit von eine; Vorapan--

  nimgswiderstand 94-so viel Baeinstron in den Traneilttür 95

  fließen ; saß dieser leitend wird und Erregerstrom von *der

  Batteri-e 85 zur Motorfeldspule- 40r durchläßt. Infolgedessen

  öffnet sich. beim 18&-Weiterdrehen des seich auf die -neue

  Richtung des Statarpol-Msgnetflueees-suerächtenden Rotors

  20 der Zungenschalter 90 und der Trammnistor 95 wird--nicht-

  leitend, demzufolge die Peldspule-4® wieder stromlos und

  der Zykel endet damit, saß siah-der Botor 20 aus früher

  erläutertem Grunde um weitere-180P-dreht-und dadurch @ieäne

  ursprüngliche Ruhestellung einnimt.

  Fig. 15 zeigt ein Schaltungeeahemav mit dem man einigt Zwei-

  pol-Schrittschaltmotor mittels Wechselstrom- statt Gleich-

  $tromquelle betreiben kann. Man benutzt in diesem Falle _

  einen Siliziumgleichrichter 82, der durch einen aus Widder-

  stand 83 und einpoligem-Schläeßachalter 84 gebildeten

  Rückkopplungskreis selbstauslösend äst, um durch Halbwellen-

  Gleichrichtung des Wechselstroms aus Quelle 86 eine ein-

  polare Wellenform-zu schaffen. Durch Schließen des Schal-

  ters 84 wird der Gleichrichtersnlaßkreis geschlossen und

  wird der Feldspulenkreie zwecks Anlassens den Motors 18

  aktiviert. Gewünechtenfalls kann man den Siliziumgleichm

  richter d-irch .Anlegen eines vön außen -gelieferten Sperr-

  signals an seine Steuerklemme -steuern. In diesem Fall--würde

  der Motor 18 so lange bei jeder Periode der von der Strom-

  quelle 86 gelieferten Wellenform eine volle 360o-Drehung

  durchfuhren, bis das Sperreignal gelöscht wird.

  Fig. 16 zeigt ein-Schaltungsschema für den Betrieb der er-

  findungsgemäßen Xotorbauformen als "bürstenlose" gleich-

  stromotoren: In diesem Fall benutzt man zur Erzeugung ei-

  ner gleichpoligen .pulsierenden -Wellenform einen transistor-

  bestückten Nultivibratorkreis nebst elektrischer Gleich-

  stromquelle 85. Der Kultivibratorkreis besteht aus einem

  ilni junction-Transistor 96, der einen NPN-Transistor- 95 be-

  tätigt und im Preilaufbetrieb betrieben wird:, wobei -die je...

  weiligett Ein- und -Ausachalt-Zeiten des Multivibratore- -in

  erster Linie durch die Stroynkreitgarameter R1, R2 und 0

  bestimmt werden. Ein Beispiel für die Arbeitsweise einer

  solchen Kultivibratorschaltung findet sich auf Seite 19S/199

  des "General Blectrie Transistor Handbock", 6. Ausgabe,

  19620 -

  Pig. 17 schließlich zeigt ein weiteres Schaltungsschema

  für den Betrieb der erßindungegemäßen Notorbauform als

  llbüratenlosee Gleichstromarotorg bei der ein transiatorbe--

  stückter Multivibratorkreis nebst Gleichstromquelle 85 zur

  Erzeugung einer Rechteck- oder Wellenform aus abwechselnd

  positiven und negativen Impulsen verwendet wird. Die Arbeits-

  weise dieses aus zwei PNP-Umaehalttransistoren 105,.106 in

  Verbindung mit einem mehrere Windungen tragenden Induktions-

  spulenkern 107 aus -Vierkantachleifenmaterial bestehenden

  Multitibr$torkreises ist in einem Artikel von G.H. _ Royer

  auf Seite 322-325 der Broschüre A.I.F.E. Transaetiorie

  (Juli 1955),-Band 74, Teil 1" beschrieben. Im vorliegenden

  Ball arbeitet der Multivibrator In-Freilaufbetrieb,.-.wobei

  die Stromkreisparameter Ni und N4 gleiche-Größe besitzen

  und einen an die Wicklung der Feldspule 40 anzulegenden

  .symmetrischen Rechteckwellen-Ausgangsimpuls erzeugen: Da-

  bei Irrregung der Motor-heldspule 40 ein Wechselmagnetfluß

  45 erzeugt wird, ist kein Vorspannungsmagnet nötig und der

  Motor arbeitet analog eineue Wechselstrom-Synchronmotor.

  Ein wichtiges Kennzeichen des Royer-Multivibratorkrei:ges

  besteht darin, daß seine Umschaltfrequenz der Amplitude

  des eingespeisten Gleichstrompotentials unmittelbar pro-

  portional ist. Die erzielte Betriebsdrehzahl des Motors

  hängt somit von der Eingangsspannung am ldultivibratorkreis

  ab ould ist verhältnismäßig unabhängig von der angelegten

  Last. Bike solche Arbeitsreise ist iflr die Verwendungefälle

  des Motors vorteilhaft, wo eine regelbare Drehzahl gewünscht

  wird.

  Dem Fachmann sind-selbstverständlich zahllose sonstige elek-

  trische oder elektromechanische Stromkreis=- bzwo Schaltungs-

  anordnungen geläufig, die elektrischen Wechsel=, oder Gleich-

  strom in eine Serie gleichpoliger elektrischer Impulse

  umzuwandeln vermögen; die dann an den Peldapulenkrels eines

  erfindungsgemäßen Schrittgehalt-:oder "büraten_Losen" Gleich-

  strommotor angelegt-werden können.

Claims (1)

1. P a t e n t s. n s p r .ü c h e 1. Elektrische Drehvorrichtung aus einem Stator aus magnetischem Material mit mindestens zwei einander gegenüberstehenden. Statorpolen, einer de Stator teil- weise umgebenden und bei Erregung durch elektrischen Strom in ihm einen Magnetfluß erzeugenden Feldspule und einem zylindrischen Rotor aus Permanentmegnetma- teral mit mindestens einem Paar Pole entgegengesetzter magnetischer Polarität, wobei der Rotor im Pfad des Statormagnetflusses drehbar« angeordnet und von' den Statorpolen durch einen Luftspät getrennt ist, dadurch - gekennzeichnet, daß die Weite des Zuftspalts an jeder Statorpolfläche beträchtliche Unterschiede aufweist, durch die dem Rotor bei stromloser Feldspule eine be- vorzugte Ruhestellung verliehen wird, wobei die Rotor- pole bei erregter,Peldspule aus einer mit der Richtung des Statormagnetfluases durch den Luftspalt direkt zu-. sammenfallenden Stellung verlagert werden. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Statorpol in mindestens zwei Arme unterschied- licher Länge unterteilt ia-ti von denen der längerW. -näher als der kürzere an den Rotor b.erreicht, wobei-ähnliche Stege entsprechender Pole einander über den Rotor hin- weg diametral gegenüberstehen und jeder längere Steg von einem Abschirmring umgeben ist, wobei die Abachirm- ringe mit den durch die Pollängendifferenzen hervorge- rufenen Unterschieden in der Luftspaltweite ä,ängo der Statorpoäflächen zusammenwirken und der Vorrichtung dadurch ein zuverlässiges Ein-Richtungs-Selbststartw germögen verleihen. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, daß der Rotor aus einem praktisch Vollzylinder von einem 19.D-Verhältnis über 1 aus magnetisiertem Material von hohem Energieprodukt besteht, wobei-bei Erregung der Peldspule duroh-Zusammenwirken von-klei- nem Dreh-Trägheitsmoment und hoher magnetischer--Induk- tion des Rotors ein hohes Drehmoment-Trägheitg-Verhält- nie und eine sehr hohe Beschleunigung des Rotors aus seiner Ruhestellung heraus geschaffen werden. 4. Vorrichtung nach Anspruch 39-dadurch ijekemzdichnet, daß der magnetische Werkstoff des Rotors aus einer anisotropen Legierungaus °77 Gew.-% Platin und 23 Gew.-% Kobalt mit--einem Ignergieprodukt-um-9,0 # 106 Qauss- Oersted besteht-. - a 5. Vorrichtung :nach .Anspruch 3 oder 4, dadurch gekeich- r a. net, das der Rotor nur ein einziges Polpaar aufweist, der magnetische Werkstoff aus anisotropes_ Bagiu,ferrit mit einem Energieprodukt um 3y0 - 106 Gauss-Oerated längs seiner magnetischen Orientierungsachse besteht und diese Achse mit einem Rotordurchmeaaer zusammen- - fällt. - 6. .Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche-, dadurch gekennzeichnet, daß sie a18 Dreiklemmen-Schritt- schaltmotor betrieben wird und Vorrichtungen 'zut'-' Spei.- aung der Feldspule.mit elektrischen Stromimpulsen auf- weist, um- im st$tor einen Magnetfluß wechselnder- -Fo1a.- rität zu erzeugen, wobei sich er Rotor je angelegtem Impulspaar- -um 3-60 elektrische Grade dreht. -. Vorrichtung nach einem der--insprüche 1 - 5, daduräil gekennzeichnet,-daB sie als aus einer etwas 60 Hz-Wech- selstromquelle gespeister Synchronmotor betriebew-wird und das Drehmoment-Trägheits-gerhältnis des Motorv beim Anlassen so hoch ist *.: derer bereits In.-4-er erstes Halbperiode der angelegten Wechselstrom-itxyllext- form, die einten dem Magnettluß - der Rotorpole entK®gen- gesetzten Stator-Magnetfluß erzeugt, auf Synchrondreh- zahl zu beschleunigen vermag. ' 8. Vorrichtung nach einem der .Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Permanentmagnetglied zur Frzeugun&eines den Rotor durchsetzenden Vorspannungs- Magnetflussea aufweist, dessen Stärke innerhalb des Rotors bei erregter Feldspule niedriger als der Sta-= tor-Magnetfluß durch den Rotor und Letzterem entgegen- gesetzt gerichtet ist, wobei jeder an die Feldspule angelegte elektrische Stromimpuls eine Rotordrehung um 360 elektrische Grade bewirkt. 9. Vorrichtung na-eh Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Permanentmegnetglied als kreisfürmiger Ring ausgebildet- und den Rotor umschließend im Luftspalt zwischen den Statorpolen angeordnet ist. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9-, dadurch gekennzeich- net, das das fermanentmagnetglied aus gesintertem Fer- ritmatertal mit. hoher Eigenkoerzitivkraft besteht, um einer Bntmagaetieierungswirkung widerstehen zu können, wenn es einem entgegengesetzten äußeren Magnetfluß aus- gesetzt ist. .- 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 1a, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwecks Betriebe mi.t einer Vor-- r riehtung zum-fegen periadischer, elektrischer gleich- poliger Potentializpulae an die Peldspule versehen ist. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11) dadurch. gekennzeichnet, daß die impulsgebende Vorrichtung aus einer Wechselstrom- quelle und einem mit ihr verbundenen Halbwellen-Gleich- richter besteht, der an seinem Ausgang eine gleichpo- lige pulsierende Wellenform erzeugt. 13. Vorrichtung nach einem der .Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie als "bürstenloser" Gleichstrom motor zu arbeiten vermag, wobei die imgulegebende.Yor=, richturig aus einer Gleichstromquelle und einem mit ihr verbundenen Freilauf-Miltivibrator besteht, der-an--sei. Ausgang eine gleichpolige pulsierende Weileriform erzeugt 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfade der Magnetflüsse von Feld- ,spule und Permanentmagnet zwar durch-den Rotor einander entgegengesetzt, aber sonst parallel und .m restlichen Magnetkreis gleichsinnig laufen`; wodurch. der bei; erreg- ter Feldspule-auf den Dauermagneten-ausgeübte Entmegne- tisierungseffekt'hera'bgesetet wird.-- 15. Vorrichtung nach Anspruch 149-dadurch gekennzeichnet,$ daß der durch Feldspulenerregun,erzeugte MagnetfluB den Dauermagneten in solcher Richtung durchfließt;. daß er dessen Magnetisierungszustand zu erhöhen tracht#te@` 16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfade der Magnetflüsse vor( Feldspule und Per- manentmagnet in Reihe liegen und im Permanentmagneten und Hauptteil des Magnetkreises einander entgegengesetzt verlaufen. . Vorrichtung nach Anspruch 'i6, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet, dessen Magnetfluß mit dem der Feldspule in Reihe liegt, im Stator -Rotor-Luftspalt angeordnet ist und einehƒhe Eigenkoerzitivkrafteharak- teristik besitzt, um einer Entmagnetisierungswirkung widerstehen-zu-können, wenn er dem entgegengesetzt gerichteten Magnetfluß der Feldspule ausgesetzt-ist: