DE1763317B2 - ScheibenläufermoJor - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Scheibenläufermotor. vorzugsweise zum übersetzungsfreien Antrieb von Fahrzeugrädern, der einen Scheibenanker mit mehreren Spulen enthält, von denen jede mehrere etwa in der Ebene der Scheiben verlaufende Windungen aufweist, wobei jede Spule aus einer kürzeren und einer längeren radialen Seite und je einer inneren und äußeren, aus der Ebene des Scheibenläufers herausgebogenen Endseite besteht, derart, daß der Scheibenanker an seinem inneren und äußeren Ende wulstförinig verdickte Ringabschnitte und im dazwischenliegenden, magnetisch aktiven Raum einen ringscheibenförmigen Abschnitt geringer axialer Dicke aufweist, und die Spulen in einer ringförmigen Anordnung sich überlappend angeordnet sind, ferner mit einem mit der Läuferscheibe verbundenen Kommutator, welcher mehrere Segmente aufweist, an die die Spulenenden angeschlossen sind, mit am Motorgehäuse angeordneten, mit dem Kommutator zusammcnwirkenden Bürsten zur Stromzufuhr zu den Spulen und mit einer am Motorgehäuse angeordneten magnetischen Polanordnung, deren Polflächcn nahe

den radialen .Spulenseiten der Spulen des Läufers un

geordnet sind.

Bei einem bekannten Scheibenlnufermotor diese Art (US-Ps 5J4 95J) ist zwischen den radialen Leiten jeder radialen Spulenseite der einzelnen Spule zumin dest in der oberen Hälfte der Zwischenraum zwischei benachbarten Leitern so groß, daß die radialen Leiic von zwei Rücken an Rücken angeordneten Spulen m einandergreifcn. so daß sie in einer gemeinsamen Ebe nc liegen. Hierdurch ist die Leiteranzahl erheblich be schränkt, was sich auf das erzielbare Drehmoment eni sprechend auswirkt. .,..-·

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei einem der artigen Scheibenläufermotor erheblich mehr Lciterma tcrial in dem dünnen Bereich der Läuferscheibe unter zubringen, um bei vergleichbarer Baugrößc höher« Drehmomente bei flacher Bauart zu erzielen.

Erfindungsgemäß ist zu diesem Zweck bei einen Scheibenläufermotor der eingangs genannten Art vor gesehen, daß die Spulen des Läufers so ineinander ge .schachtelt angeordnet sind, daß jeweils die kürzere ra diale Seite einer Spule direkt über der längeren rudia len Seite einer anderen Spule zu liegen kommt, welch letztere in der ringförmigen Anordnung von der ersi genannten Spule durch eine Mehrzahl von da/wischer liegenden Spulen getrennt ist. und daß die Spulen de< Läufers in bekannter Weise in eine Miusc eingebend sind, welche die inneren und äußeren Ringabschnitu und den dünnen ringscheibenförmigen Abschnitt dei Spulen einstückig eng umschließt.

Durch diese Spulenanordnung kann man in dei Läuferscheibe mehr leitendes Material unterbringer und man erhält einen hohen Kupferfüllfaktor, so dal· man bei vergleichbarer Baugröße wesentlich größert Drehmomente als bei dem oben erwähnten vorbekannten Motor erzielt. Der mit einer derartigen Spulenanordnung versehene Anker hat in seinem scheibenförmigen Bereich eine geringe Dicke und der Motor läßt sich in einem relativ kleinen Raum untt bringen. Da dieser Motor auch bei niedrigen Drehzahlen relativ große Drehmomente erzeugt, eignet er sich insbesondere auch für den übersetzungsfreien Antrieb von Fahrzeugrädern.

Die Masse, in die die Spulen eingebettet sind, kann zweckmäßig aus Kunstharz bestehen.

Vorzugsweise kann die die Spulen umschließende Masse im Bereich des dünnen scheibenförmigen Abschnittes des Ankere Eisenpulver enthalten, so daß er hierdurch magnetisierbar ist.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Ausschnitt aus einer Radeinheit eines elektrisch angetriebenen Straßenfahrzeuges, die einen erfindungsgemäßen Scheibenläufermotor aufweist,

F i g. 2 einen Schnitt durch F i g. 1 gemäß Schnittlinie 2-2.

F i g. 3 einen abgewickelten Teilquerschnitt durch die Ankerwicklung des in den F i g. 1 und 2 dargestellten Elektromotors,

Fig.4 eine schaubildliche Ansicht einer einzelnen Ankerspule.

Der in der Zeichnung dargestellte Schcibenläufermotor weist ein Gehäuse 10 auf, das aus zwei topfförmigen Metallteilen II, 12 zusammengesetzt ist, von denen das eine in das andere in der dargestellten Weise eingepaßt ist. Das Gehäuse 10 trägt zur Lagerung einer Welle 13 ein Nadelachslager 14 und ein kombiniertes Lager

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14'. Das Lager 14 besteht aus einem Nadelachslager und einem Axialkugellager. Das Lager 14 ist an dem Gehäuseteil 11 und das Lager 14' im dem Gehäuseteil 12 befestigt. Die Welle 13 hat ein mit LSingsnuten (Kerbvcr/ahnung) versehenes Teilstück 13«, welches s »ich /wischen den Lagern 14,14' befindet.

Auf der Welle 13 ist eine elektrisch isolierende Kommutatorbüchse 17 angeordnet, an welcher ein Anker 18 befestigt ist. Der Kommutator enthält außer der Kommutatorbüchse 17 eine Reihe von elektrisch leitenden ι ο Segmenten 19. In dem dargestellten Motor sind eiruindsechzig derartige Segmente 19 vorgesehen, welche alle identisch und im gleichen Winkelabständen voneinander um die Achse der Welle 13 herum auf der Kommutatorbüchse 17 angeordnet sind. ,₅

Der Anker 18 trägt eine Vielzahl getrennter Spulen 20, von denen jede ein Paar von Längsseiten 21, 22 hat, die sich in bezug auf die Achse des Ankers radial erstrecken, wobei die Seite 21 langer als die Seite 22 ist und in radialer Richtung näher an der Achse des Ankers beginnt und weiter von ihr als die andere Seite 22 endet.

Die Längsseiten 21, 22 sind durch die Spuler ::ndseiten 23, 24 verbunden, wobei die Spulenendseite 23 langer als die Spulenendseite 24 ist. Die Spule 20 ist nicht eben, da Teile ihreir Längsseiten in der Nähe der S[Hilenendseiten nach oben gebogen sind.

Diese Ausbildung ermöglicht es, die Spulen 20 in einer ringförmigen Anordnung gemäß Y i g. 1 zusammenzufügen, wobei die Spulcnendseiten 23. 24 jeder Spule eingefügt sind zwischen die Endseilen benachbarter Spulen und die Längsseiten 22 in einer Ebene liegen, die der Ebene für die Längsseiten 21 überlagert ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind einundsechzig Spulen 20 vorgesehen, die so angeordnet sind, daß die Längsseite 21 jeder Spule direkt unterhalb der Längsseite 22 einer anderen Spule liegt, die von der zuerst genannten Spule in der vorliegenden reihenförmigen Anordnung durch vier dazwischen befindliche Spulen getrennt ist, wie aus F i g. 3 ersichtlich ist.

jede Spule besteht aus vier vollständigen Windungen und einer unvollständigen Windung, so daß fünf Leitungsstücke in jeder Längsseite 21, 22 und in der Spulenendseite 23 vorhanden sind, während in der Spulenendseite 24 nnr vier Leiter liegen.

jede Spule ist so gewickelt, daß sie mit ihren Längsseiten 21, 22 flach in der Ebene der Läuferscheibe liegt. Der äußerste Draht der Längsseite 22 erstreckt sich über die Spuienendseite 24 hinaus und bildet ein dem elektrischen Anschluß dienendes Spuicnende 25. Desgleichen erst/eckt sich der innere Draht der Längsseite 21 über die Spulenendseite 24 hinaus und bildet ein Spulenende 26. Diese Spulenenden 25, 26 sind durch Löten oder auf andere geeignete Weise an Segmente 19 des Kommutators angeschlossen, die durch vier dazwischen angeordnete Segmente getrennt sind, wie aus F i g. 3 ersichtlich ist. Ferner ist an jedes Segment 19 das Spulenende 25 einer Spule 20 und ein Spulenende 26 einer anderen Spule angeschlossen, wobei letztere Spule durch vier dazwischenliegende Spulen von der erstgenannten Spule getrennt ist.

Zur Herstellung der Ankerscheibe werden die Spulen 20 in der oben beschriebenen Weise auf einer geeigneten Schablone angeordnet und dann vorüberge hend miteinander verbürgen, indem ihre inneren Enden und ihre Endseiten 23, 24 mit Streifen od. dgl. umwunden werden. Die Spulen Werden dann in ein geeignetes «vnthetisches Kunsthafz-Material, beispielsweise in

Kpoxydharz, eingebettet, eins anschließend gehärtet wird. Die zwei Kndseiten 23,24 werden hierbei in steife Ringe 27, 28 eingeschlossen, die durch das Kunstharz gebildet werden und durch eine dünne Scheibe verbunden sind, die die Doppelschicht der Längsseiten 21, '& der Spulen enthält. Diese sind nur mit einer dünnen schützenden und versteifenden Umhüllung oder Umkleidung versehen, welche vorzugsweise Eisenstaub enthält, um diesem eingekapselten Spulenbereich gewünschte günstige magnetische Eigenschaften zu geben. Der innere Ring 27 ist fest mit dem Kommutator und so mit der Welle 13 drehfest verbunden.

Um Strom zum Kommutator 17 zu führen, sind eine Mehrzahl von Bürsten 29 vorgesehen. Diese Bürsten erstrecken sich in radialer Richtung und sind von erheblicher Länge. Sie sind in isolierenden Haltern 30 geeigneten Querschnittes teleskopanig geführt, die einstückige Teile eines Ringes 31 aus Isoliermaterial sind, leweils übernächste Bürsten 29 sinJ mittels flexibler Verbindungsleitungen 33 und Schrauben 32 mit dem Gehäuseteil· 11 leitend verbunden. Die restlichen Bürsten (mit Ausnahme von einer Bürs'. \ sind mittels weiterer flexibler Verbindungsleitungen 33 ind Schrauben 34 mit dem Leiter 35 verbunden, der in dem Ring 31 gegenüber dem Gehäuse 10 isoliert angeordnet ist. Die letzte verbleibende Bürste 29 ist mittels ihrer flexiblen Verbindungsleilung 33 mit einer Klemme 36 verbunden, die mit dem Ring 35 in Verbindung steht und durch eine Öffnung des Gehäuses 10 hindurchgreift, um so einen äußeren Anschluß zu bilden.

Das Gehäuse trägt eine Polanordnung, die aus einem Ring mit zwölf Permanentmagneten 37 besieht, die zwischen den Haltern 30 angeordnet sind und sich in bezug auf die Welle 13 in axialer Richtung erstrecken. Die Magnete 37 haben Polflächen, die dem ringscheibenförmigen Abschnitt des Ankers dicht benachbart sind und von einem magnetisierbarcn Ring 38 gehalten sind, der an dem Gehäuse befestigt ist. Fin zweiter magnetisierbarer Ring 39 erstreckt sich gegenüber derjenigen Seite des Ankers, die von den Magneten 37 abgewendet ist. Die Magnete 37 werden in dem Motor nach ihrem Einbau so magnetisiert, daß die jeweils übernächsten Magnete Südpole und die restlichen Magnete Nordpole sind, jedes Paar benachbarter Magnete ist deshalb Teil eines magnetisches Kreises, der die zwei Ringe 38, 39 und zwei Luftspaltc, in denen der Anker 18 angeordnet ist, enthält.

Wenn Strom durch den Motor fließt, indem eine Gleichspannung an die Klemme 36 und das Gehäuse 10 gelegt wird, so wird der Anker 18 und damit die Welle 13 angetrieben.

P Is Folge der Benutzung von gelrennten Vieiwindungsspulen in dem Anker wird ein Drehmoment auf den Anker ausgeübt, das im Vergleich zu bekannten Motoren mit derartigen scheibenförmigen Ankern relativ hoch ist.

Um eine Entmagnetisierung der Permanentmagnete 37 zu verhindern, sind eine Vielzahl von magnetisie; enden Spulen 40 auf dem Magneten 37 angeordnet, von denen jede aus wenigen Drahtwindungen besteht. Diese Spulen sind abwechselnd in entgegengesetztem Windungssinn gewickelt, um entgegengesetzte Magnetfelder zu erhalten. Diese Spulen können von einem einzigen Draht gebildet sein, so daß sie in Reihe liegen. Ein Ende des Drahtes ist zu der äußeren Klemme 41 an dem Gehäuse 10 geführt und das andere Ende ist mit der Klammer 36 verbunden.

Zur anfänglichen Magnetisierung der Magnete wird

an die Klemmen 36, 41 cine Gleichspannung gelegt. Später wird die Klemme 41 benutzt, um den Motor zu erregen, wobei der Ankcrslrom durch die Spulen 40 in Reihe fließt. Die Folge ist, daß wenn der Strom hoch ist, wie es während des Anlaufens der Rill ist. das leid, welches durch die magnetirsierenden Spulen 40 erzeugt wird, dem entmagnetisierenden Kffeki des Ankerfcldes entgegenwirkt.

Ik vielen Fällen ist es vorteilhaft, wenn die Magnciisicrungsspulen 40 in Reihe mit den Ankerspulen 20 liegen; in anderen Fällen können die Magnetisierungsspulen 40 zweckmäßig parallel zu den Ankerspulen 20 ge schaltet sein.

F i g. I zeigt den direkten Antrieb eines Fahr/.cugra des 42 mittels des erfindungsgemäßen Motors. Das Ge hiiuse 10 ist hierbei direkt mit einer Hauptachse 43 ver bunden. welche zwei Motor-Wellen-1 Jiihcitcn de· Fahrzeuges trägt. Die Klemmen 41 der beiden Moto ren sind mit den Baltericklcmmen verbunden, so dal die Motoren in Reihe zwischen den Batterien liegen Die i'olunordnungcn der beiden Motoren sind enlge gengeseizi, so daß die zwei Rüder 42 in derselben Rieh lung angetrieben werden.

Hierzu 3 Biatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Pntcnuuihpruchc:

   I. Schcibenliiufcrmotor. vorzugsweise zum iiberseizungsfreiqn Antrieb von Fahrzeugra'dern, der einen Scheibenanker mit mehrerer. Spulen enthüll, von denen jede mehrere etwa in der Ebene der Scheiben verlaufende Windungen aufweist, wobei jede Spule aus einer kürzeren und einer längeren radialen Seite und je einer inneren und äußeren, aus der Ebene des Scheibenläufers herausgebogenen Endscite besieht, derart, daß der Scheibenanker an seinem inneren und äußeren Ende wulsiförmig verdickte Ringabschnitte und im dazwischenliegenden, magnetisch aktiven Raum einen ringschcibcnförmigen Abschnitt geringer axialer Dicke aufweist, und die Spulen in einer ringförmigen Anordnung sich überlappend angeordnet sind, ferner mit einem mit der Läuferscheibe verbundenen Kommutator, welcher mehrere Segmente aufweist, an die die Spulenenden angesciilossen sind, mit am Motorgehäuse angeordneten, mit dem Kommutator zusammenwirkenden Bürsten zur Stromzufuhr /u den Spulen und mit einer am Motorgehäuse angeordneten magnetischen Polanordnung, deren Polflächcn nahe den radialen Spulenseiten der Spulen des Läufers angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen des Läufers so ineinander geschachtelt angeordnet sind, daß jeweils die kürzere radiale Seite (22) einer Spule (20) direkt über der längeren radialen Seite ,11) einer anderen Spule zu liegen kommt, welche letztere in der ringförmigen Anordnung von der erstgena,inten jpule durch eine Mehrzahl von dazwischen liege iden Spulen getrennt ist, und daß die Spulen des Läufers in bekannter Weise in eine Masse eingebettet sind, welche die inneren und äußeren Ringabschnitte (27, 28) und den dünnen ringscheibenförmigen Abschnitt der Spulen einstückig eng umschließt.
2. 2. Scheibenläufermotor nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die die Spulen umschließende Masse im Be^reich des dünnen scheibenförmigen Abschnittes Eisenpulver enthält.