DE1613351A1

DE1613351A1 - Elektrodynamischer Motor

Info

Publication number: DE1613351A1
Application number: DE19671613351
Authority: DE
Inventors: Georges Quellet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-12-13
Filing date: 1967-12-08
Publication date: 1970-05-21
Also published as: US3512025A; JPS4917321B1; FR1557078A; CH483740A

Description

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Georges Quellet Colombier (Schweiz)

Elektrodynamischer Motor

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrodynamischen Motor mit einer scheibenförmigen eisenlosen Wicklung, die von axialen Magnetfeldern durchsetzt ist. Bei einem bekannten . elektrodynamischen Motor dieser Art (Prospekt "Les Moteurs Servalco") ist ein System gedruckter Spulen auf einer oder mehreren Scheiben aus Isoliermaterial aufgebracht. Um hierbei Kreuzungen von Leitern auf einer Seite der Scheibe zu vermeiden,

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sind die Leiter des Wicklungssystems auf beide Seiten der Scheibe verteilt, wobei Verbindungsleiter über den äusseren Scheibenrand verlaufen. Diese Ausbildung ergibt eine verhältnismässig teure und umständliche Fabrikation. Ausserdem sind die mit dem bekannten Motor erzielbaren Drehmomente begrenzt, weil die Anzahl von Leitern pro Spule begrenzt ist. Aus dem gleichen Grunde arbeitet der bekannte Motor auch mit verhältnismässig geringer Spannung und hoher Stromstärke, so dass erhebliche Verluste durch Bürstenreibung auftreten. Die bekannte Ausführung ist daher ganz besonders für kleine Motoren schlecht geeignet, weil infolge der geringen Leiterzahlen die Reibungsverluste kaum mehr wettzumachen sind. Die Wi cklungs formen beim bekannten Motor sind verhältnismässig umständlich, abgesehen von der bereits erwähnten Tatsache, dass die Wicklung auf beide Seiten der isolierenden Scheibe verteilt sein muss.

Es ist das Ziel vorliegender Erfindung, die erwähnten Nachteile zu vermeiden. Der erfindungsgemässe Motor ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine scheibenförmige, sich über den gesamten Umfang der Wicklung erstreckende Spule von im wesentlichen vieleckiger Form vorgesehen ist. In diesem Falle können ausschliesslich Spulen von einfacher Form verwendet werden. Ausserdem ist es ohne weiteres möglich, gesamthaft eine wesentlich höhere Zahl von Leitern anzubringen, so dass wesentlich höhere Drehmomente, Leistungen und Spannungen erzielt werden können als beim bekannten Motor. Die axiale Dicke des Spulensystems braucht nicht wesentlich grosser zu sein als beim be-

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kannten Motor, da die sehr einfach geformten Spulen nicht als gedruckte Stromkreise ausgebildet sein müssen und somit die isolierenden Spulenträger wegfallen.

In der Zeichnung ist ein AusfUhrungsbeispiel des erfindungsgemässen Motors dargestellt.

Fig. 1 zeigt den Motor im Axialschnitt.

Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie II - II in Fig. 1.

Der Motor weist ein als magnetischer Rückschluss dienendes Gehäuse 1 aus ferromagnetmischein Material auf, welches durch eine mit Permanentmagneten 3 besetzte Scheibe 2 aus ferromagnetisch em Material abgeschlossen ist. Die Permanentmagnete 3 sind ihrer Polung entsprechend abwechslungsweise mit N, S bezeichnet. In die Scheibe 2 ist eine Lagerbüchse 4 mit einem Montageflansch eingesetzt, in welcher die Welle 5 des Motors mittels Kugellager 6 gelagert ist. Auf eine mit der Welle 5 verbundene Nabe 8 ist ein Ring 7 aus Kunststoff aufgesetzt, der einen Stapel von selbsttragenden Scheibenspulen 9 trägt. Dieser Stapel wird ausserdem durch einen äusseren Ring 7' zusammengehalten. Mit der den Stapel von Spulen 9 fragenden Nabe sind Kollektorsegmente Io verbunden. Der Kollektor steht mit Quecksilbertropfen in Verbindung, die ihrerseits durch Bohrungen eines Blocks 11, 12 mit Anschlüssen in Verbindung stehen. Der

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dargestellte Motor weist sieben Scheibenspulen 9 der in Pig. dargestellten quadratischen Form auf. Die beiden Enden jeder Spule sind mit benachbarten Kollektorsegmenten verbunden. Fig. zeigt ausserdem, dass die ganz sichtbare Spule 9 gleichzeitig im Wirkungsbereich der Magnetfelder aller acht Magnete 3 steht und ein resultierendes Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn erzeugt, wie durch Pfeile angedeutet ist. Im vorliegenden Falle sind vier Polpaare, vier Bürstenpaare, vier Paare von Permanentmagneten und sieben Kollektorsegmente, bzw. sieben Spulen vorgesehen. Jede weitere Spule ist gegenüber den benachbarten um den Schritt eines Kollektorsegments, d.h, um einen Wicklungsschritt von 2~iC/7 versetzt, so dass eine gleichmässige Bewicklung erzielt ist.

Die Wirkungsweise des Motors ergibt sich im wesentlichen aus Fig. 2, aus welcher ersichtlich ist, dass jede stromdurchflossene Spule gleichzeitig in allen Magnetfeldern liegt und wirksame Drehmomente erzeugt. Die Summierung der pulsierenden Drehmomente aller Spulen ergibt ein ziemlich konstantes Drehmoment j weil die Zahl der Spulen und Kollektor segmente von der Zahl der Magnetfelder abweicht.

Anstelle der in Fig. 2 dargestellten Anordnung mit vier Polpaaren und viereckigen Spulen könnte auch eine Anordnung mit drei Polpaaren und dreieckigen Spulen angewendet werden.

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Während bei der dargestellten Ausführungsform das Wicklungssystem mit dem Kollektor umläuft, kann umgekehrt ein feststehendes Wicklungssystem mit zugeordnetem Kollektor vorgesehen sein, gegenüber welchen die Permanentmagnete mit den Bürsten umlaufen. Die Kommutation kann auch durch Reed-Kontakte oder Transistoren erfolgen, die durch das drehende Magnetsystem betätigt werden.

Die Erfindung ist nicht nur von Bedeutung für die dargestellte Art klassischer,umlaufender Motoren, sondern der Motor kann ebenfalls als Antriebssystem mit beschränktem Weg, bzw. Drehwinkel mit kollektor- und schleifringlosem Rotor für Relais, Messinstrumente, Anzeigeinstrumente und dergleichen verwendet werden, in welchem Falle der Strom dem Wicklungssystem über Spiralen zugeführt werden kann.

Es ist schliesslich möglich, bei einem umlaufenden Motor die Drehzahl oder bei einem Antriebssystem mit beschränktem Drehwinkel die Drehlage zu regeln, indem von der Drehbewegung ein Reglersignal abgeleitet wird. Zu diesem Zweck kann beispielsweise beim dargestellten Motor ein zusätzliches Wicklungssystem auf dem Rotor angebracht werden,'welches mit einem besonderen Kollektor verbunden ist und eine der Drehzahl entsprechende Gleichspannung erzeugt, die zur Regelung der Betriebsspannung und somit der Drehzahl benützt wird. Der Ring 7' kann auch wie

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in Fig. 2 angedeutet ist, mit einer Zahnung oder Strichteilung ausgebildet werden und kann mit einem magnetischen, kapazitiven oder fotoelektrischen Geber 14 zusammenarbeiten, der eine Impulsfolge oder Impulscodierung erzeugt, deren Frequenz der Drehzahl des Motors entspricht. Aus dieser Impulsfolge kann ebenfalls ein Regelsignal zur Regelung der Motordrehzahl abgeleitet werden. Durch Auezählen der Impulse kann ausserdera die Winkellage des Rotors ermittelt werden, was beispielsweise bei der numerischen Anzeige von Messwerten bei einem beschränkt drehbaren Messsystem erwünscht sein kann.

Anstelle der oben beschriebenen, drahtgewickelten und vorzugsweise miteinander zu einem starren Spulensystem verklebten oder in Kunststoff oder dergleichen vergossenen Spulen kann auch ein Stapel von chemisch geätzten oder gestanzten Spulen vorgesehen sein, die im Stapel durch Folien voneinander isoliert sein können. Es können hierbei mehr oder weniger Spulen als dargestellt vorgesehen werden, und die Spulen können irgend eine mehreckige, z.B . auch fünf- oder sechseckige Form aufweisen. Der mit Drehzahlregelung versehene Motor kann z.B_o zum direkten Antrieb von Plattenspielern, Tonbandgeräten und dergleichen dienen. Kleinste Ausführungen können in der Uhrenindustrie Verwendung finden. Die Erfindung ist auch nicht auf Gleichstrommotoren und -Antriebssysteme beschränkt, sondern kann z.B. bei Wechselstrom-Kollektormotoren, Asynchronmotoren und Synchronmotoren angewendet werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Elektrodynamischer Motor mit einer scheibenförmigen, eisenlosen Wicklung, die von axialen Magnetfeldern durchsetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine scheibenförmige, sich über den gesamten Umfang der Wicklung erstrekkende Spule (9) von im wesentlichen vieleckiger Form vorgesehen ist.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung einen Stapel von Scheibenspulen (9) aufweist.

3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (9) im wesentlichen die Form gleichmässiger Polygone aufweisen und so angeordnet sind, dass ihre Mittelpunkte mit der Motorachse (5) zusammenfallen.

4. Motor nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl ebener Spulen (9) in axial versetzten Radialebenen angeordnet sind.

5. Motor nach einem der Ansprüche 1-4', dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (9) im wesentlichen gerade, längs einer Sekante der Wicklung verlaufende Spulenseiten auf-

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weisen, deren Länge den Abstand zwischen benachbarten Polen (3) übersteigt, derart, dass jede Spulenseite für bestimmte Lagen gleichzeitig vom magnetischen Fluss zweier benachbarter Pole (3) durchsetzt ist.

6β Motor nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass drahtgewickalte Spulen, als gedruckte Stromkreise ausgebildete Spulen oder durch Aetzung oder Stanzen gewonnene Spulen vorhanden sind.

7. Motor nach Anspruch 1, ausgebildet als Antriebsaggregat mit beschränktem Weg mit kollektor- und schleifringlosem Rotor f.ür Relais, Messinstrumente und Anzeigeinstrumente.

8. Motor nach einem der Ansprüche 1—6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (9) um Wicklungsschritte von 27Γ

η in Umfangsrichtung versetzt sind/ wobei η die Azahl von

Spulen bedeutet.

9. Motor nach einem der Ansprüche 1-8, gekennzeichnet durch

Mittel (13, 14) zur Erzeugung eines Regelsignals, z.B. einer von der Drehzahl abhängigen Gleichspannung mittels eines weiteren, mit einem besonderen Kollektor verbundenen Wi cklungssystems, einer sinusförmigen Spannung oder einer Impuls-

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folge mittels magnetischer, kapazitiver oder fotoelektri— scher Geber, und mit einem elektronischen Regler zur Regelung der Drehzahl oder Drehlage des Motors in Abhängigkeit vom erwähnten Regelsignal»

10. JMotor nach einem der Ansprüche 1 — 9, dadurch gekennzeichnet, dass drahtgewickelte Scheibenspulen {9} miteinander zu einem starren Spulensystem verklebt oder in Kunststoff oder dergleichen vergossen sind, welches Spulensystem auf eine Nabe aufgesetzt ist.

11. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System von Spulen (9) ortsfest und ein Magnetsystem zur Erzeugung der axialen Magnetfelder drehbar angeordnet ist.

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