DE1613626A1

DE1613626A1 - Elektromotor

Info

Publication number: DE1613626A1
Application number: DE19671613626
Authority: DE
Inventors: Fritz Reuter
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 1967-03-09
Filing date: 1967-03-09
Publication date: 1970-05-14
Also published as: FR1556108A; NL6803357A

Description

J. EBERSPÄCHER Esslingen, den 7. März 1967

PAT di - 1059

ELEKTROMOTOK

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor in kurzer Bauweise, der nach dem Induktionsprinzip arbeitet.

Es sind Motoren bekannt, deren Rotor als gedruckte Platte ausgeführt ist, die über Kollektorbürsten gespeist wird. Die Feldwicklung besteht aus permanenten Magneten bei diesen bekannten Anordnungen. Derartige Motoren sind bekannt in ihrem Verwendungszweck als Antrieb von Vorstellspindeln oder als Einstellmotoren, wie z. B. für Drosseln und Ventile. Ebenso ist die Anwendung derartiger Motoren für Servo-Steuerungen bekannt. Derartige Motoren sind druckschriftlich vorbekannt und bilden das Ergebnis einer Entwicklung für Antriebe von Servo-Steuerungen. Die bekannten Anordnungen weisen jedoch erhebliche Nachteile auf. Diese ■ Nachteile ergeben sich insbesondere daher, dass die bekannten Motoren durch eine Vielzahl unterschiedlicher in ihrer Dimensionierung voneinander abhängiger Teile aufgebaut sind. So ist z. B. bei den bekannten Anordnungen ein Kollektor erforderlich sowie Permanentmagnete bzw. fremd erregte Elektro-Magnete. Damit sind die Motoren aber zugleich wartungsabhängig, und es ergibt sich die Notwendigkeit, von Zeit zu Zeit die dem Verschleiss unterworfenen Teile auszuwechseln.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen wartungsfreien Elektromotor aufzuzeigen, bei dem keine verschleissunterworfenen Teile, wie z. B. Kollektorbürsten eingebaut sind.

A uss er dem liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung, die für eine sehr kurze Baulänge geeignet ist, aufzuzeigen. Weitere Forderungen ergaben eich hinsichtlich einer einfach en Montage

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des Motors bei einfacher Herstellung der für den Aufbau erforderlichen Teile.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wurde in einem kollektorlosen Elektromotor gefunden, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Rotorscheibe aus weichmagnetischem Material mit oder ohne eingelassenem Leitersystem auf einer oder beiden Seiten besteht, und diesem Rotor gegenüber mindestens auf einer Seite ein ebenfalls aus weichmagnetischem Material hergestellter scheibenförmiger Stator mit eingelegter Wicklung zueinander beweglich angeordnet ist. Bei dieser erfindungsgemässen Anordnung wurde zurückgegriffen auf das Prinzip des bewährten mit gutem Wirkungsgrad arbeitenden Induktionsmotors. Die Rotorscheibe oder -scheiben aus weichmagnetischem, vorzugsweise gepresstem Material -mit oder ohne eingelassenem Leitersystem aufgebaut - steht bzw. stehen dabei dem ebenfalls aus weichmagnetischem Material aufgebauten Stator mit eingelegter Wicklung gegenüber. Dabei kann eine Rotorscheibe entweder auf einer oder auf beiden Seiten Statorscheiben gegenüber angeordnet sein. Der Abstand zwischen den einzelnen Scheiben kann dabei gemäss der vorliegenden Erfindung minimal sein. Die Wicklung hat bei dieser Ausführung den Vorteil, dass sie maschinell verhältnismässig einfach durchgeführt und nachträglich oder gleichzeitig bei diesem Wickelvorgang eingelegt werden kann.

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Es hat sich nun herausgestellt, dass in einer Weit erführung der vorliegenden Erfindung sich als zweckmässig ergibt, dass die Scheiben bei der Verwendung z. B. für Gebläse in der Mitte mit einem grossen Loch ausgebildet werden, durch das diagonal oder axial der Ventilatorkanal angeordnet werden kann. Gemäss dieser Weiterführung der vorliegenden Erfindung ergibt sich wiederum eine gedrängte Baulänge durch das Ineinanderlegen von Motor und Gebläse.

Weiterhin kann durch abwechselndes Hintereinanderschalten von Rotor- und Statorscheiben, die einseitig oder beidseitig elektromagnetische Wirkungen zeigen, der Motor im allgemeinen zur Leistungserhöhung, zur

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Drehmomentänderung oder zur Drehzahlumschaltung benutzt werden. Durch die erfindungsgemässe Anordnung ergibt sich ausserdem bei dem Motor der Vorteil, dass der Luftspalt grossflächig ausgeführt werden kann, und dass somit die Luftspalt-Induktion sehr niedrig ist, was wiederum eine Herabsetzung der Verluste und eine Besserung des Wirkungsgrades des Motors zur Folge hat. Da dieser Motor schaltungsmässig wie ein Drehstrom-Asynchronmotor oder ein Einphasen-Asynchronmotor aufgebaut ist, sind hier die gleichen günstigen Schaltungen, wie z. B. Erzeugung einer Hilfsphase über eine Kapazität anwendbar.

Durch die erfindungsgemässe Anordnung ergeben sich noch weitere Vorteile gegenüber den bekannten Anordnungen. Die bisher auf dem Markt befindlichen elektronischen Drehfelderzeuger zum Antrieb von Synchronbzw. Asynchronmaschinen sind sehr aufwendig, da bei den bekannten Ausführungen auf gute Oberwellenfreiheit Rücksicht genommen werden muss. Anstatt eines Umlaufdrehfeldes im herkömmlichen Sinne kann in der Anordnung gemäss der vorliegenden Erfindung auch ein umlaufendes weiterschaltendes Magnetfeld benutzt werden. Die Wirkungen gegenüber einem Umlaufdrehfeld können als gleichwertig bezeichnet werden.

Bei der Schaltung zur Erzeugung dieses Umlauf magnetfeld es wird gemäss der vorliegenden Erfindung eine dreifache Flip-Flop-Stufe verwendet, wobei der Kollektorwiderstand einen Wicklungszweig des Stators bildet und die Rückkopplung über eine und zwei Stufen kapazitiv oder induktiv ausgeführt wird. Ferner wurde gemäss der vorliegenden Erfindung zur Vermeidung der Rückwirkung beim Durchschalten für die jeweils nicht beteiligte Stufe eine sternförmige kapazitive Anordnung - an jeder Basis der Transistoren angeschlossen - mit eingebaut.

Gemäss einer Weiterführung der vorliegenden Erfindung werden zur Beseitigung der Spannungsspitzen durch die Selbstinduktion der Motorwicklungen und zur gleichzeitigen Nutzung dieser EMK diese mit einer Diodenschaltung über eine niederohmige Wicklung eines Transformators kurz geschlossen.

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Dieser Transformator kann in einer Weiterführung der vorliegenden Erfindung dazu benutzt werden, um eine Zündspannung zu erzeugen.

In den als Anlage beigefügten Figuren 1, 2, 3, 4 und 5 ist die erfindungsgemässe Anordnung vereinfacht und schematisch dargestellt. Dabei zeigt

Figur 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemässe Anordnung in der Kombination von Motor und Gebläse,

Figur 2 die Anordnung der Wicklung auf einer der Scheiben,

Figur 3 die Anordnung der scheibenförmigen Statoren und Rotoren gemäss der vorliegenden Erfindung,

Figur 4 die Anordnung, bei der die Lagerung des Rotors nach aus sen verlegt wird,

Figur 5 das Prinzipschaltbild, bei dem die Ausschalt-Selbstinduktion über einen Transformator zur Erzeugung eines Hochspannungsfunkens verwertet wird.

In der Figur 1 ist der Querschnitt eines Scheibenmotors dargestellt. Die Stat or wicklung (1) -getrennt durch den Luftspalt (10) - steht dem Rotor (2) gegenüber. Die Rotorplatte (2) ist in diesem gezeigten Beispiel auf den Lüfterflügel (3) eines Ventilators aufgesetzt, der mit der Welle (6) auf dem Einbauteil (4) sich über die Lager (5) drehen kann. Mit der Mutter (7) wird der Ventilator (3) über die Lagerung(5) zusammengehalten. Zur Einstellung des Luftspaltes dient ein Distanzstück (9). Die gesamte Anordnung ist in einem rohrähnlichen Gehäuse (8) untergebracht.

Figur 2 stellt die Draufsicht einer Stator- oder Rotorscheibe (1-2)dar. Sie zeigt eine Möglichkeit über die Anordnung der eingelegten Wicklung (15).

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Figur 3 zeigt ein Beispiel, bei dem dieser Scheibenmotor durch mehrere hinter.einanderliegende Rotor- und Statorscheibengruppen beliebig verlängert werden kann. Der Motor ist wiederum in einem rohrähnlichen Gehäuse (8) untergebracht. In diesem Beispiel ist der Rotor (2a- 2b) mit der Welle (11) zentrisch gelagert (12). Die Rotorscheibe (2b) hat nur eine einseitige Wicklung, der die Statorscheibe (la) mit einer beiderseitigen Wicklung gegenüber steht. Die zweite Rotorscheibe (2a) hat in diesem gezeigten Beispiel eine zweiseitige Wicklung, wobei die zweite Seite wieder einer Statorscheibe (Ib) mit nur einseitiger Wicklung gegenüber steht. Getrennt sind diese Scheiben durch die Luftspalte (10).

In Figur 4 ist schematisch dargestellt, wie der Rotor am Aussendurchmesser gelagert ist. Auch hier steht die Statorscheibe (1) -getrennt durch den Luftspalt (10)- der Rotorscheibe (2) im rohrförmigen Gehäuse (8) drehbar durch das Lager (5) gegenüber.

Figur 5 zeigt ein Prinzipschaltbild zur Umwandlung des Gleichstromes zwischen den Klemmen Plus und Minus in Drehstrom. Bei dieser Schaltung wirkt die Wicklung (16a, 16b, 16c) des Stators (1) als Kollektorwiderstand der Schalttransistoren (17a, 17b, 17c). Durch das Abschalten^mittels dieser Schalttransistoren (17) entsteht in der Wicklung (16) eine Induktionsspannung, die über die Dioden (18a, 18b, 18c) und über den Transformator (19) zum Pluspol abgeleitet wird. Die über den Transformator (19) abgeleiteten Spannungsspitzen werden dort transformiert und im vorliegenden Beispiel für die Erzeugung eines Zündfunkens (20) benützt.

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Claims

J. EBERSPÄCHER Esslingen, den 3. März 1967

PAT di - 1059

PATENTANSPRÜCHE

Kollektorlos er Elektromotor in Scheibenbauweise mit einem scheibenförmigen Rotor und - Stator, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorscheibe aus weichmagnetischem Material mit oder ohne eingelassenem Leitersystem besteht, und diesem Rotor gegenüber mindestens auf einer Seite ein ebenfalls aus weichmagnetischem Material hergestellter scheibenförmiger Stator mit eingelegter Wicklung zueinander beweglich angeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Rotoren mit einem oder mehreren Diagonalkanälen versehen sind.
3. Anordnung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafes der Kollektorwiderstand einen Wicklungszweig des Stators bildet und die Rückkopplung über eine und zwei Stufen kapazitiv oder induktiv ausgeführt wird.
4. Anordnung nach Anspruch 3, "dadurch gekennzeichnet, dass diese eine

sternförmige kapazitive Anordnung, die an jede Basis der Transistoren geführt ist, eingebaut erhält,
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben für die elektromagnetischen Wirkungen einseitig oder beiderseits für Rotor oder Stator oder für beide Teile ausgenutzt werden.

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6. Anordnung nach Anspruch 1,· dadurch gekennzeichnet, dass abwechselnd mehr als eine Rotor- und Statorscheibe einseitig oder doppelseitig elektromagnetisch genutzt hintereinander angeordnet werden.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Wegschalten der Wicklungsspannung in der Feldspule verbliebene EMK zur Erzeugung einer weiteren Spannung ausgenutzt wird.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Feldspule verbliebene EMK über elektrische Ventile und einen. Transformator zur Erzeugung einer Zündfunkenspannung benutzt wird.
9. Anordnung nach Anspruch 1,, dadurch gekennzeichnet, dass nach Weglassen der Umwandlungseinrichtung von Gleich- in Drehstrom bzw« Wechselstrom der Motor als Induktionsmotor betrieben werden kann.
10« Anordnung nach Anspruch 1,, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitersystem im Rotor entfällt.
11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, dass im Rotor zusätzlich noch hartmagnetisehe Werkstoffe mit eingebaut sind.
12. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung des Rotors am Aussendurchmesser der Scheibe erfolgt.

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