DE1998162U - Elektromotor in axialer bauart. - Google Patents

Description

Firma Reimers-Getriebe, K₀G₀, Bad Homburg ν,ά,Η»_Λ Xndustrieatr. 3

Elektromotor in axialer Bauart

Die Neuerung betrifft einen Elektromotor in axialer Bauart, bei dem mindestens eine Rotorscheibe im Zentrum sowie an der Schmalseite mit lamellenförmigen, durch Leiter miteinander verbundenen Stromabnehmern ausgestattet ist und bei dem die Rotorscheibe in dem !feld von Erregermagueies, uäs axe Scheibe \s) axial äurchsexaii, Umlauf*c.

Gegensatz zu o.en üblichen elektro-magnetischen Maschinen, deren Rotor und Stator konzentrisch zueinander liegen und deren aktive Flächen zylindrische Mantelflächen bilden, sind bei den axialen Maschinen Stator und Rotor seitlich nebeneinander angeordnet· Hierbei können die aktiven Flächen durch die sich gegenüberstenenden ebenen krelsringiorsigen Stirnflächen der Rotorscheioe und des ähnlich ausgebildeten Stators gebildet sein oder dadurch,

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daß die Rotorscheibe von mit deutlich ausgeprägten Polen ausgestatteten Erregermagneten umfaßt wird,, Dia Ausführung mit umfassenden Erregerffiägaetön hat äen "erteil, eich die elektro-magnetischen Wirkungen zwischen Erregermagnet und Rotorscheibe in axialer Richtung aufheben, während bei einseitiger Anordnung eines Stators die Achslager den magnetischen Zug zwischen Rotor und Stator aufnehmen müssen. Die Maschinen axialer Bauart werden für jede Stromart gebaut, also sowohl Einphasen- als auch Mehrphasenwechselstrom und auch Gleichstrom« Bei einer besonderen Art Gleichstrommaschine^ sind die Stromabnehmer je zur Hälfte in der Nähe des Zentrums und auf dem Umfang der Rotorscheibe angeordnete Der bei dem Zentrum eintretende Strom fließt also durch die, die Stromabnehmer verbindenden Leiter im wesentlichen radial in Sichtung des Umfanges. Das sich hierbei bildende magnetische PeId bewirkt zusammen mit den feststehenden Erregermagneten eine Drehur^ der Rotorscheibe„ Selbstverständlich ist es möglich, diese Maschinenart auch mit Wechselstrom zu betreiben, wobei nur darauf geachtet werden muS, daß zur Vermeidung hoher Wirbelströme die im magnetischen Kreis befindlichen Eisenteile lamelliert sind.

Die Regelung einer derart aufgebauten Maschine hinsieht-

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lieh Drehzahlj Drehmoment und Leistung wird in bekannter Weise dadurch vorgenommen, daß das magnetische Feld des Rotors bsvvo der Erreger magneten besisfluilt wird- entweder durch Änderung der an Rotor oder Erregeriaagnet gelegten Spannung oder elektronisch durch. Anschnittsteuerung. Die insbesondere bei Werkzeugmaschinen viel verwendete Anschnittsteuerung läßt zwar eine feinfühlige Steuerung und auch Regelung der Antriebsmotoren zu» ist jedoch sehr aufwendig. Es wird daher noch viel die Steuerung durch Nebenoder Reihenwiderstände angewendet mit all den hieraus resultierenden Kachteilen.

Der Hauptnachteil der bekannten Regelmotoren besteht darin, daß eine echte Drehmomentwandlung nicht oder nur mit besonderem Aufwand möglich ist. Eine echte Drehmomentwandlung liegt dann vor, wenn das Produkt aus Drehzahl uad Drehmoment und damit die Leistung konstant bleibt, anders ausgedrückt, daß sich das Drehmoment umgekehrt proportional zur Drehzahl ändert. Bei Elektromotoren der üblichen Bauart ist dieses deswegen nicht möglich, weil dazu eine Verlagerung der Erregerpole notwendig wäreο Die Pole müßten also beispielsweise radial nach außen verschoben werden können und der Anker dementsprechend mitwachsen, was naturgemäß nicht geht. Deswegen sind solche Elektromotoren _f auch wenn sie regelbar sind₅ dadurch charakterisiert, daß

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zwar die Drehzahl veränderlich ist, das Drehmoment jedoch konstant bleibtο Somit nimmt die Leistung solcher

Regelmotoren mit fallender Drehzahl ab. Fordert man für die niedrigste Drehzahl eine bestimmte Leistung, bo ist •tuch damit die maximale Stromstärke des Elektromotors

^ festgelegte In allen anderen Drehsahlbereichen geht dann

die Stromstärke zurück, doh., der Elektromotor ist nicht fcehr voll ausnutsbar und somit für diese Betriebsirerhältfcisse überberaessen.

Aufgabe der Neuerung ist es nun, einen Elektromotor zu •chaffens bei den eine echte Drehmoaentwandlung nach der fcbigen Definition möglich ist.

Ausgehend vsn eines Sleirtromotor- in axialer- Sauart, bei

mindestens eine Rotorseheibe im. Zentrum sowie an der Schmalseite mit laraellenförmigen durch Leiter miteinander verbundenen Stromabnehmern ausgestattet ist und bei dem die Rotorscheibe in dem IPeId von Erregermagneten, das die Scheibe (n) axial durchsetzt, umläuft, wird diese Aufgabe dadurch gelöst_β daß die Erregermagnete radial verschiebbar angeordnet sind.,

Unter der Annahme einer konstanten Induktion in den

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•luftnpalten, beispielsweise bei Verwendung von Dauermagneten und eines konstanten Ankerstromes, bleibt die auf den Anker ausgeübte Kraft konstant, Daraus ergibt sich \ne für alle Stellungen der Erregermagnete zwischen dem Zentrum und dem Umfang der Rotorscheibe konstante Umfangsgeschwindigkeit des Rotors am Kraftangriff opunkt und damit eine konstante Motorleistung»Beim~ Verändern der Stellung der Errej;ermagnete zwischen Zentrum und Umfang ändert sich proportional zum Radius die Motordrehzahl und das Drehmoment derart₉ daß beim radialen Nachaußenwandem der Erregermagnete sich die Motordrehzahl vermindert und das Drehmoment zunimmt„

Die Erregermagnete können geradlinig vom Zentrum weg in Richtung des Umfanges verschoben werden, wobei die, die Stromabnehmer verbindenden Leiter zweckmäßigerweiso ebenfalls entlang dieses Weges verlaufen? die Erregermagnet© können jedoch auch kreisbogenförmig auf das Zentrum zu verschieb- bzwo schwenkbar sein, wobei die, die Stromabnehmer verbindenden Leiter zweckmäßigerweise ebenfalls kreisbogenförmig vom Zentrum weg auf den Umfang zu lau«· fen₀ Die letztere Ausführung hat den Vorteil» daß sehr hohe Verstellbereiche ersielt werden können, da man durch entsprecht .ide Krümmung der Leiter beliebig kleine

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AbstäxJLe als wirksame Heüolarms für den Angriff des Drehmomentes vom Zentrum erzielen kann. Die Leiter können jedocii auch in beliebiger anderer Weise geführt werden.

Sei einer bevorzugten Ausführungsform ier Neuerung 3ind auf UQT Rotorscheibe beidseitig die Stromabnehmer verbindende Leiter vorgesehen derart, daß sich die elektroaagnetischen Wirkungen auf beiden Seiten der Rotorschöibe addiere."!· Sine weitere Vervielfältigung der Leistung

einer derartigen Maschine kann dadurch erreicht werden, da3 mehrere Rotorscheiben auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind.

Die Erregermagnete können Dauer- oder Elektromagnete aein«

Auf den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Keuerungsgegenstandes schematisch dargestellt und zwar zeigen:
Figo 1 eine Draufsicht auf den Elektromotor nach der

Neuerung
Pig» 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II der i*ig. 1»

Figo 3 eine Draufsicht wie Figo 1, jedoch bei einer zweiten Ausführungsform der Neuerung und

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Figo 4 ein Schaubild sur Erklärung de·* ierstellmöglichkeit bei einem neuerungs-gf ^äSen Elektromotor*

Auf einer Rotorscheibe 1 sind beim Zentrum Stromabnehmer 2 angeordi^t, von denen Leiter 3 ausgehen, die zu Stromabnehmern 4 am Umfang der Rotorscheibe 1 führen. Auf den Stromabnehmern 2 bsw«, 4 schleifen Kohlebürste» 5 bzwo 6ο Die Rotorscheibe 1 wird umfaßt von Erregermagneten 7, die im Falle der Figo 1 geradlinig au* das Zentrum zu verschiebbar sind (7¹)· Werden die Erregermagnete 7 in die in Fig„ 1 mit 7¹ angedeutete Stellung; verschoben, so vermindert sich das Drehmoment und die Motcrdrehzahl nimmt bei konstanter Motorleistung zu* Die Änderung des Drehmomentes und der Motordrehi&ahl erfolgt proportional zur Verschiebung des Erregermagneten bzw_e proportional zu dem sich hieraus ergebenden Radius_β (Die Einrichtung zum Verschieben der Magnete 7 wurde aus Über« eichtlichkeitsgründen v/eggelassen.)

In Pigo 3 ist eine weitere Ausführungsform des neuerungsgemäßen Elektromotors gezeigt, bei dem Erregermagnete 8 schwenkbar um einen Punkt 9 angeordnet sind« Diese Ausführung hat nicht nur den Vorteil einer kompakteren Bauweise, sondern es ergibt sich dadurch, daß durch

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die kreisförmige Bewegung der Pole der Srregermagnete auch eine kreisförmige Verbindung zwischen den Stromabnehmern zweckmäßig ist, die Möglichkeit einer besseren Vurstellbarkeit des Elektromotores«,

Die Lage des Schwenkpunktes 9 kann, wie in Figur 3 dargestellt istj außerhalb des Durchmessers der Rotorscheibe liegeno Dieses ist jedoch nicht Bedingungo Zwecks Eraielens einer besonders kompakten Bauweise könnte es beispielsweise auch zweckmäßig sein, den Schwenkpunkt 9 seitlich der Rotorscheibe anzuordnen«,

In Figo 4 ist gezeigt, daß der Radius r gegenüber dem Radius R durch den Grad der Krümmung der Leiter beliebig klein gewählt v/erden kann. Die Kraft P wirkt hierbei immer etwa vom Mittelpunkt der- Polfläche des Magneten ausgehend senkrecht zu den die Stromabnehmer verbindenden Leitern 3.

Selbstverständlich kann der neuerungsgemäße Elektromotor mit ferromagnetischem Rotor baw_o mit ebensolchen Erregermagneten ausgestattet sein, oder auch mit eisenlosem Anker und Luftspulen als Erregermagnete, was inebesondere für seine Anwendung als Servomotor wichtig

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da hierdurch nicht nur Y/echselströme höherer Frequens zugelassen werden können, sondern da sich damit auch dae Schwungmoment der Rotorscheibe wesentlich verringert, womit kürzere Anlauf- und Breiasaeiten möglich sind« Die "~ Anwendung des neuerungsgemäßen Elektromotors ist jedoch · nicht nur auf Kleinmotoren "beschränkt₈ sondern er eignet sich auch sehr gut beispielsweise zum Antrieb von (Traktoren oder ähnlichen) Elektro-Fabrzeugen,. da ihre Unterbringung Unterfiur oder in der Radnabe keine Schwierigkeiten bereitet und die Bewegung dieser Fahrzeuge durch die feinstufige Steuer- bzw» Regelmöglichkeit des Elektroniotorea den erforderlichen Bedürfnissen jederzeit angepaßt werden kann.

da hierdurch nicht nur Wechselströme höherer Frequenz zugelassen werden können, sondern da sich damit auch das Schrungaoaeüt der Rö+orscheibe wesentlich verringert, womit kürzere Anlauf- und Bremszeiten möglich sind. Die Anwendung des neuerungsgenäfien Elektromotors ist jedoch nicht nur auf Kleinmotoren beschränkt, sondern er eignet ssch auch sehr gut beispielsweise zum An· rieb von Elektro - Fahrzeugen, da ihre Unterbringung Unterflur oder in der Radnabe keine Scawierigkeiten bereitet und die Bewegung dieser Fahrzeuge durch, die feinstufige Steuerb2,?io Regelsöglichkeit des Sleirfercsotöres den erforderlichen Bedürfnissen ^ederseit angepaSt werden kann»

/ Umgeschrieben — auf Grund Erbfolge — auf: __, tfl

' * ■ · · 5."I.V. Antrieb Werner Reimers Kommanditgesellschaft» . , '^:*

B_aa Homburg jr.d.Höhe, Inctostriestr. 5 ⁼ ~

«Ι« bisher Gen-iYollmaoht 123/67

Vertreter: " <~

C ^e . -.-.^m..^^, 15- Stptenber 1967

Jn den AKten:.

R 40 809 niXb/21d¹

Üe Pat, 31 (1)

Sie Ρ»—rr<T>«»yiw»i «*iir»g wiLPde mütunseschrieben.

Claims (1)

1. P./UG7 353-8.8.G8

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   Schutz an s rüche

   1» Elektromotoi· in axialer Bauart, bei dem taiudeatsuß eine Rotorscheibe im Centrum sowie an der Schmalseite mit lamelxenföriaigen, durch leiter miteinander verbundenen Stromabnehmern ausgestattet ist, bei dea dia JRotorscheibe in dem Feld von Erre^ermagaetea, daa die Scheibe (η) axial durchsetzt, utoläuft, dadurch gekennzeichnet,

   daß die -Brregermagnets (7*δ) radial verschiebbar angeordnet sind β

   2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekermaeiohnet, daß die -Erregermagneto (7|S) νοια einem Punkt des Uafanges der Rotoracheibö (1) geradlinig auf das Zentrum zu verschieben sind, und daß die die Stromabnehmer (2>4) verbindenden leiter (5) entlang dieses Weges ebenfalls geradlinig verlaufen»

   3ο Elektromotor naoh Anspruch 1₉ dadurch gekennzeichnet* daß die Erregermagnete (7, 8) t?ös einem Punkt des ümfanges der Rotorsoheibe (1) in einem Kreisbcgen auf das Zentruta su versohisbba? ßind» und ά«3 dio die Stromabnehmer (2, 4-) verbindenden Leiter (3) ebenfalle kreisbogenförmig verlaufen·

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   4-O Elektromotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Stromabnehmer (2,4) verbindenden Leiter (3) vom kreisbogenförmigen Verlauf abweichen«,

   c Elektromotor nach Anspruch 1₉ dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rotarscheibe (1) beidseitig die Stromabnehmer (2j4) verbindende Leiter (3) vorgesehen sind, daß die Leiter (3) auf beiden Seiten der Rotorscheibe deckungsgleich verlaufen, und daß die Stromrichtung in den Leitern (3) beider Seiten gleich ist_o

   6ο Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregermagnete (7,8) Dauermagnete sind«

   7. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregermagnete (7,8) Elektromagnete sind„