DE1914804C3 - Elektrischer Motor mit mindestens einem magnetischen Kreis in Brückenschaltung - Google Patents

Description

55 sammenwirkender magnetischer Kreise in Brücken

schaltung aufweist.

Die Vorteile der Erfindung bestehen in erster Linl·

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen darin, daß Trennfugen vermieden werden, die de Motor mit mindestens einem magnetischen Kreis in Ausbildung eines kräftigen Magnetflusses hinderlicl Brückenschaltung, gebildet durch einen langgestreck- 60 sind, daß für die Herstellung der plattenförmigei ten, drehfähigen Anker, der mindestens eine Ring- Polstücke nur verhältnismäßig einfache Stanzwerk spule in ihrer Achsrichtung durchsetzt und beider- zeuge erforderlich sind und die Stanzung auch ohn seits axial außerhalb der Spule eine Zahnung aufweist, einen nachfolgenden Biegevorgang in der Ebene vor und durch einen Stator mit einem Polstücke tragen- genommen werden kann und daß derartige Motorei den Permanentmagnetsystem, bei dem jede Zahnung 65 auch für größere Leistungen herstellbar sind, wob« des Ankers mit zwei entgegengesetzt polarisierten man innerhalb gewisser Grenzen beim Stator lediglic Polstücken Luftspalte bildet. die Anzahl der Magnete mit den zugehörigen Platten

Ein derartiger Motor, dessen magnetischer Kreis paaren zu vergrößern braucht.

i 914 804

Im folgenden ist. die Erfindung an Hand zweier benachbarten solchen der entgegengesetzten Polarität

in den Figuren gezeigter Ausführungsbeispiele er- 'im 1,5 Zahnteilungen der Zahnungen 34 und 35

läutert. , , versetzt, so daß jeweils ein Blech eines jeden Paares

Fig. I ist ein Axialschnitt eines erfindungsgemä- gegenüber dem Zwischenraum zweier Zähne des

ßen Motors als Kleinstmotor für Uhren; 5 Ankers auftritt, während das andere einem Zahn

F i g. 2 ist ein Querschnitt dieses Motors gemäß der gegenübersteht. Damit ergibt sich letzten Endes wie-

Linie a-a in F i g. 1; der eine Zahnanordnung zwischen Stator und Anker,

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine Ankerscheibe wie sie auch aus der eingagns genannten französi-

mit einer Zahnung doppelter Frequenz des Motors sehen Patentschrift 1 417 292 hervorgeht,

nach F i g. 1 und 2; io In dieser Patentschrift ist ausgeführt, daß man, um

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine zweier stirn- ein nahezu konstantes Drehmoment über eine Halbseitiger Scheiben, mit denen das Gehäuse des Motors periode zu erhalten, also im Sinne einer optimalen gebildet ist; Gesetzmäßigkeit, bestimmte der Polstücke des Stators

F i g. 5 ist ein Schnittschema durch einen anders- mit einer Verzahnung doppelter Zahnfrequenz

artigen erfindungsgemäßen Motor als langsamlaufen- 15 gegenüber derjenigen versieht, welche die anderen

der Synchronmotor größerer Leistung; und Polstücke aufweisen.

F i g. 6 ist ein Teil eines Querschnitts eines solchen Entsprechendes ist im vorliegenden Fall durch die

Motors. Zahnung 38 der Scheibe 37 erreicht, die ja eine Zahn-

Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Kleinstmotor für frequenz 2N gegenüber der ZahnfrequenzN der beiUhren ist besonders dafür ausgelegt', unter Erregung 20 den Polstücke 32 und 33 -..it N 12 aufweist,
durch Impulse konstanten Vorzeichens, die beispiels- Die gleichfalls in der eingangs genannten Patentweise von einem durch eine einzige Zelle gespeisten schrift erörterte Unsymmetrie zwischen den Stirn-Transistorzerhacker geliefert werden, schrittweise zu flächen der beiderseits der Spule liegenden Polstücke laufen. für den Betrieb mit Impulsen gleichbleibenden Vor-

Die plattenartigen Polstücke dieses Motors be- ϊ.5 zeichens erreicht man dadurch, daß man eine stehen aus einzelnen zugeschnittenen Magnetflächen, gewisse Unsymmetrie zwischen den wirksamen wie z.B. 21 und 22, deren Ausbildung aus Fig. 1 Polflächen der beiderseits der Spule gelegenen PoI- und deren Anordnung aus Fig. 2 ersichtlich ist. stücke 32 und 33 bestehen läßt derart, daß hinsicht-Diese radial angeordneten Bleche werden von stirn- Hch des Flusses beispielsweise die Nordpole auf der seitigen Scheiben 23 und 24 gehalten, v-»n denen 30 einen Seite der Spule ein Übergewicht gegenüber radiale Schlitze25 (Fig. 4) die Enden der Bleche den Südpolen auf der anderen Spulenseite erhalten, aufnehmen und die Bleche in ihrer Winkelstellung Diese Unsymmetrie ist gemäß Fig. 1 dadurch verfixieren. Dabei stützt sich jedes Blech auf einer wirklicht, daß die Länge I₁ des Polvorsprunges auf Schulter 26 eines zentralen Einsatzes 24 a innerhalb der linken Seite des Bleches 21 geringer ist als die der Scheiben 23 und 24 ab. 35 Länge/., des Polvorsprunges au fder rechten Seite.

Weiterhin enthält der Stator, eingekeilt zwischen Es ist möglich zu zeigen, daß der Aufbau des

die Bleche, Permanentmagnete 27 bis 30 (F i g. 2), Stators, wie er pus F i g. 2 hervorgeht, bevorzugt vier

dL vorzugsweise aus plastisch geformtem Magnet- Permanentmagnetsysteme oder ein Mehrfaches hier-

material bestehen. Diese Magnete sind parallel zur von aufweist, da dann die unvermeidlichen und

Längsa«.nse des Motors angeordnet, über deren 40 zuweilen verhältnismäßig bedeutsamen Ungenauig-

ganze Länge sie verlaufen, und 30 magnetisiert, daß keiten der Zentrierung der Bleche einerseits und der

ihre radial verlaufenden Stirnflächen, die sich in Winkelstellung der Bleche um den Anker herum

Kontakt mit den Blechen befinden, die aus F i g. 2 andererseits besonders gut kompensiert werden. Dies

ersichtliche Polarität besitzen. ergibt einen einwandfrei arbeitenden Kleinstmotor bei

Der Anker besteht aus einer Achse 31, beispiels- 45 annehmbaren Herstellungstoleranzen,

weise aus Stahi, auf die zwei zylindrische Polstücke In Fig. 5 ist in einem die Drehachsen-«' enthal-

32 und 33 aus magnetisch permeablem Material tenden Längsschnitt ein erfindungsgemäßer Motor aufgeschrumpf· sind, die auf ihrem Umfang eine als langsamlaufender Synchronmotor gezeigt. Sein Zahnung 34 bzw. 35 tragen. In Fig. 2 sind zwei Anker weist eine nichtmagnelischc Achsel auf, die Zähne der Zahnung 35, die in dem betrachteten Bei- 50 in zwei ihrerseits von zwei Scheiben 3 b und 3 c spiel, bei dem es sich um einen Motor mit zweit getragenen Lagern 2 und 3 gelagert ist und einen Schritten pro Umdrehung handelt, zwölf Zähne be- röhrenförmigen Teil 6 aus Weicheisen trägt, der mit sitzt, mit 35a bzw. 35 £> bezeichnet. Ein röhren- einer Zahnung7 einer Teilung/³ versehen ist. Dieser förmiges Verbindungsstück 36 stellt eine magnetische Teil ist durch zwei Ringe 4 und 5 auf der Achse 1 Verbindung zwischen den Polstücken 32 und 33 her. 55 zentriert.

Wie in Fig. 1 erkennbar, trägt das Polstück 32 Der Stator besteht in diesem Fall aus einer Viel-

des dargestellten Motors eine ringförmige Scheibe 37, zahl von Platten aus Blechpaketen, wie den Pa-

die auf ihrem Umfang eine Zahnung 38 aufweist. Wie keten 8 bis 16 in Fig. 2, die E-förmig zugeschnitten

aus Fig. 3 ersichtlich, hat die Zahnung38 vierund- und wiederum radial angeordnet sind. Die Winkel-

zwanzig Zähne 38 α, deren Winkelabstand 15° an 60 stellung der aufeinanderfolgenden Platten entspricht

Stelle von 30° bei den Zähnen der Polstücke 32 und in dem dargestellten Beispiel jedoch nun abwech-

33 beträgt. selnd F (z. B. Pakete 8 und 9) und 3P/2 (Pakete 9 Auf das Verbindungsstück 36 ist eine Spule 39 und 10). In den nach innen gerichteten Ausschnitten

aufgebracht. der E-förmigen.Platten sind zwei Wicklungen in Form

Damit besitzt der dargestellte Motor eine Mehrzahl 65 von Ringspulen 17 und 18 untergebracht. Zwischen

magnetischer Kreise in Brückenschaltung, die eine die Platten mit dem Winkelabstand 3P/2 sind einzelne

radiale Struktur bilden. Wie aus Fig. 2 zu ersehen, Permanentmagnete, wie z.B. die Magnete 19« bis

ist jedes der acht Bleche des Stators gegenüber einem 19 d einer ringförmigen Permanentmagnetanordnung

5 6

19 eingesetzt. Diese Magnete sind in der aus F i g. 6 Ein solcher Motor hat einen variablen magnetiersichtlichen Weise polarisiert, so daß die den posi- sehen Widerstand unter Verwendung einer Vielzahl tiven oder Nord-Polen zugeordneten Platten jeweils magnetischer¹ Kreise in Brückenschaltung, wie sie einZähnen des Ankers gegenüberstehen, während die gangs beschrieben sind. Wie in der dort genannten negativen oder Süd-Pole sich gerade Zahnlücken 5 französischen Patentschrift angegeben, dienen bei gegenüberfinderi. Dieses Resultat wird, wie ersieht- einer solchen Brückenschaltung die beiden Zahnunlich, durch die Anordnung der Platten mit unter- gen des Ankers dazu, den magnetischen Fluß aufschiedlichen Winkelabständen erhalten. zunehmen und damit beide Enden eines Anker-

Dcr Stator bildet einen kompakten Block, der mit abschnitts mit beiden Polen eines Magneten über

dem zylindrischen Teil 3 α des Motorgehäuses ver- to Luftspalte in Verbindung zu bringen. Di?se letzteren

bunden ist, indem die Zwischenräume zwischen den bilden die vier veränderlichen Widerstände in den

Platten, die nicht von den Magneten in Anspruch Zweigen der Brückenschaltung, in deren Diagonalen

genommen werden, mit einem Kunststoff 20 ausge- der Magnet bzw. der Anker liegen,

füllt sind. Die Zentrierung des Ankers gegenüber dem Betrachtet man nun eine der Spulen sowie zwei

Stator ist durch Schultern der Scheiben 3 b und 3r 15 unterschiedlich gcpolte Platten des zuletzt beschrie-

gewährlcistet, auf denen sich die Platten radial ab- benen Motors, so ist erkennbar, daß wiederum die

stützen. Enden eines Ankerabschnitts mit beiden Magnet-

Diese Art des Aufbaus erübrigt ein Ausrichten der polen in Verbindung stehen. Dieser Motor enthält

Stalorelemente unter der Voraussetzung, daß die somit eine Vielzahl magnetischer Kreise in Brückcn-

Hledipakete hinreichend genau zugeschnitten sind, ao schaltung, die radial angeordnet sind.

Im übrigen aber kann das zum Zuschnitt der Blech- Da diese Kreise einander gleich und sehr schmal

piikete verwendete Werkzeug für Motoren unter- sind, ist es möglich, eine große Zahl von ihnen auf

schädlicher Größe herangezogen werden. dem Umfang unterzubringen und infolgedessen einen

Unter Beachtung der nachfolgend beschriebenen vielpol'gen und damit langsanilaufenden Synchron-

Kiiierien ist es möglich, derartige Motoren als zwei- 25 motor zu erhalten.

phiisiszc oder auch mehrphasige Motoren zu bauen. Um die obenerwähnten drei gegeneinander ver-

Die F i g. 5 und 6 zeigen einen zweiphasigen Motor. setzten Ankerzahnungen zu erzielen, braucht man

Die drei Arme des Ε-Profils der Platten bilden drei lediglich den Teil 6 aus drei zueinander versetzten

Pollliichcngruppen, die drei entsprechenden Ab- gesinterten Elementen zusammenzusetzen, die alle

schnitten der Ankcrzahnung gegenüberstehen. Es läßt 30 mit gleichen geraden Zahnungen versehen sind,

sich /eigen, daß es zum Funktionieren des betrachte- Eine Näherungslösung, die noch leichter herzustcl-

ten Motors, d. h. zum Erhalt einer zweiphasigen len und trotzdem in der Praxis zufriedenstellend ist.

Cieiion-EMK. die mit derjenigen identisch ist. die ein bestellt darin, in ein einstückiges Teil 6 eine um einen

Drehield erzeugen würde, notwendig und hinreichend passenden Winkel gegenüber der Drehachse schrau·

ist. "vnn die Poltlächen sich wie 1 zu I 2 zu 1 ver- 35 benförmig geneigte Zahnung cinzufräsen. Die der

hallen und die Zahnungen auf den beiden äußeren einzelnen Polflächen einer jeden Platte des Stator:

Abschnitten des Ankers gegenüber derjenigen in der gegenüberliegenden Abschnitte einer solchen Zah

Mitte um ; 135 bzw. — 135 elektrische Winkelgrade nung erscheinen dann wiederum gegeneinande

veiset/l sind. versetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 PatentansDrüche- nur eine einziSe Brücke biIdet· 8eht aus der. fran' ratentansprucne. tischen Patentschrift 1417 292 hervor. Bei dem

1. Elektrischer Motor mit mindestens einem bekannten Motor besteht der Anker aus einem quermagnetischen Kreis in Brückenschaltung, gebildet geteilten spulenkörperförmigen Gebilde, dessen stirndurch einen langgestreckten, drehfähigen Anker, 5 seitige Flansche zwischen je zwei axial hintereinander-, der mindestens eine Ringspule in ihrer Achsrich- liegende Flansche zweier ebenfalls quergeteilter,, tung durchsetzt und beiderseits axial außerhalb unterschiedlich permanentmagnetisierter,iingförmiger der Spule eine Zahnung aufweist, und durch einen Polstücke greifen. Die Flansche der Polstücke weisen, Stator mit einem Polstücke tragenden Permanent- ebenso wie diejenigen des Ankers, in ihrem Umfang magnetsystem, bei dem jede Zahnung des Ankers io eine Zahnung auf, deren Zähne im Laufe der Ummit zwei entgegengesetzt polarisierten Polstücken drehung des Ankeis gegensinnig veränderliche Luft-Luftspalte bildet, dadurch gekennzeich- spalte bilden.

net, daß die Polstücke (8 bis 16; 21, 22) aus im Der magnetische Kreis einer solchen Anordnung

wesentlichen radial angeordneten flachen Platten ist einer elektrischen Brückenschaltung vergleichbar, magnetisch permeablen Materials bestehen, zwi- 15 wobei der Permanentmagnet und der Anker in den

sehen die einzelne in Umfangsrichtung magneti- beiden Diagonalen der Brücke liegen, während die

sierte Mr^nete (19; 27 bis 30) des Permanent- Brückenwiderstände von den veränderlichen Luft-

magnetsysiems eingesetzt sind. spalten gebildet werden.

2. Elektrischer Motor nach Anspruch 1, da- D-jr Hauptvorteil eines derartigen magnetischen durch gekennzeichnet, daß die Platten (8 bis 16; ao Kreises besteht darin, daß der Kern des Ankers 21, 22) in Schlitzen (25) von die axialen End- lediglich Flußänderungen überträgt, deren Vorabdeckungen des Motors bildenden Scheiben (3 b, zeichen sich periodisch umkehrt. Es ist daher mög-3 c; 23, 24) festgelegt sind. Hch, ihm einen verminderten Querschnitt zu geben

3. Elektrischer Motor nach Anspruch 1 oder 2, und damit auch eine Verringerung der Spulenabmesgekennzeichnet durch eine Ummantelung (20) aus as sungen und ihrer Widerstandsverluste zu erzielen. Kunststoff, in welcher die Polstücke (8 bis 16; 21, Solche magnetischen Kreise eignen sich besonders 22), die Spule (17, 18) und die Magnete (19; 27 für Kleinstmotoren, wie etwa solche von Uhren, die bis 30) eingebettet sind. in äußerst einfacher und wirtschaftlicher Weise aus

4. Elektrischer Motor nach einem der vorher- einer Gleichstromquelle in Verbindung mit einem gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 30 Transistorschaltkreis betrieben werden sollen. Nachdaß der Anker zusätzlich u den die Hauptpole teilig bei der bekannten Anordnung ist indessen die bildenden Zahnungen (34, 35), die denjenigen Notwendigkeit von Trennfugen, um den Zusammendes Stators entsprechen mindestens eine Hilfs- bau zu ermöglichen, sowie die Tatsache, daß die zahnung (38) mit doppelter Zähnezahl aufweist Herstellung der Zahnungen verhältnismäßig kompli-(F i g. 3 bis 6). 35 zierte Formgebungswerkzeuge erfordert und eine

5. Elektrischer Motor nach einem der An- genaue Zahnteilung ohnedies nur an flachen Teilen Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die herstellbar ist.

Platten (8 bis 16) E-förmig zugeschnitten sind Aufgabe der Erfindung ist es, einen Motor dei

und in ihren radial nach innen weisenden Aus- eingangs genannten Art so auszubilden, daß seir schnitten zwei Spulen (17,18) aufnehmen, daß die 40 Aufbau unter Beibehaltung des an sich vorteilhafter drei Stege der Platten drei Zahnungsgruppen des Prinzips der magnetischen Brückenschaltung wesent-Ankers gegenüberstehen, daß sich die magnetisch lieh einfacher und somit für die Herstellung ir wirksamen axialen Abmessungen der Stege wie 1 großen Serien geeignet ist.

zu V2 zu 1 verhalten und daß die axial außen Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst

liegenden Zahnungsgruppen des Ankers gegen- 45 daß die Polstücke aus im wesentlichen radial angeüber der mittleren um zumindest im Durchschnitt ordneten flachen Platten magnetisch permeabler + 135 bzw. —135 elektrische Winkelgrade Materials bestehen, zwischen die einzelne in Umfangs phasenversetzt sind (Fig. 1 und 2). richtung magnesisierte Magnete des Permanent

6. Elektrischer Motor nach Anspruch 5, da- magnetsystems eingesetzt sind.

durch gekennzeichnet, daß die einzelnen Zah- 50 Hierbei bildet jedes mit einem der Magnete ver nungsgruppen des Ankers zusammenhängend mit bundene Plattenpaar zusammen mit einem da zur Drehachse {a-a') geneigtem Zahnverlauf her- zwischenliegenden Abschnitt des Ankers einen ma gestellt sind. gnetischen Kreis in Brückenschaltung, so daß de

betreffende Motor letzten Endes eine Vielzahl zu