DE2003729A1 - Umlaufende elektrische Maschine - Google Patents
Umlaufende elektrische MaschineInfo
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
- H02K23/26—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by the armature windings
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Description
Umlaufende elektrische Maschine
Die Erfindung bezieht sich auf umlaufende elektrische Maschinen, deren Rotoren gemäß der Erfindung Toroidwicklungen
tragen.
Der Rotor kann die Form einer ringförmigen Scheibe oder einer Hülse oder hohlen Schale haben, die die Toroidwicklung
trägt. Die Wicklung kann eine einfache fortlaufende V/icklung sein, bei der die aufeinanderfolgenden Windungen
Seite an Seite aneinanderliegen oder sie kann eine fortschreitende
oder rückschreitende Wellenwicklung sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Maschine
ein Motor mit Bürsten sein, die direkt auf der Toroidwicklung
oder auf mit dieser verbundenen KommutatorSegmenten
aufliegen. Die einzelnen Windungen können durch eine isolierende Beschichtung der Wicklung gegen die Nachbarwindungen
isoliert sein. Die Isolierung kann an einzelnen Stellen entfernt sein, um einen Kontakt mit den Bürsten
oder eine Verbindung mit dem Kommutator zu ermöglichen. Auf diese Weise kann eine Gleichstromkommutatormaschine hergestellt
werden.
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Gemäß einer anderen Ausfuhrungsform der Erfindung kann
die Maschine ohne Bürstengestell für Wechselstrombetrieb nach dem Prinzip des Induktionsmotors verwendet werden.
Die Zeichnung zeigt einige Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung, und zwar sind:
Fig.1 eine allgemeine schematische, schaubildliche Darstellung
eines Teiles eines Gleichstromelektromotors ,
Fig.2 und 3 eine Vorder- bzw. Seitenansicht eines scheibenförmigen
Rotors, der eine Toroidwellenwicklung trägt,
Fig.4 eine schaubildliche Ansicht eines hülsenförmigen Rotors,
der eine Toroidwellenwicklung trägt,
Fig.5 eine Abwicklung des hülsenförmigen Rotors der Fig.4,
Fig.6 eine schaubildliche Ansicht eines hülsenförmigen. Rotors,
der eine Wellenwicklung trägt, die mit den Segmenten eines Kommutators verbunden ist,
Fig.7 eine schematische Schnittdarstellung eines Motors
mit einem scheibenförmigen Rotor und
Fig.8 eine schematische Schnittdarstellung eines Motors
mit einem hülsenförmigen Rotor.
Gemäß Fig.1 besteht ein Motor aus einer Rotorscheibe 1 aus
weichem Eisen, die durch Paketieren und Zusammenkleben mehrerer Bleche gebildet ist. Eine Wicklung 2, von der nur
ein Teil gezeigt ist, ist toroidförmig auf die Rotorscheibe 1 gewickelt und sie besteht aus isoliertem Kupferdraht, der
in dem Bereich der Bürsten 3 und 4 blank ist, um eine kreis
förmige Bahn zu bilden, auf der die Bürsten einen elektri-
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sehen Kontakt herstellen. Der Draht kann in dem Bereich
der Bürsten in zwei oder drei Lagen ubereinanderliegen und fächerförmig nach außen laufen, um an der Rotorscheibe
an deren Umfang flach anzuliegen. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann durch das Wickeln nur einer einzelnen
Lage in dem Bereich der Bürsten eine sich im weiteren Abstand befindliche und einfache Wicklung hergestellt werden.
Der Rotor wird von einer Mittelnabe 5 getragen, an der
eine Antriebswelle 6 befestigt ist und in diesem Ausführungsbeispiel sind feste Magnetpolstücke vorgesehen, die
durch ein Paar hufeisenförmige Magnete 7 und 8 gebildet
werden.
In der schematischen Darstellung ist ein Gehäuse nicht gezeigt. Dieses kann eine beliebige gewünschte Form haben,
um die Polstücke 7 und 8 und die Lager für die Welle 6
aufzunehmen.
Es fällt auch in den Rahmen der Erfindung, wenn die Scheibe aus beliebigem anderem Material, beispielsweise Ferrit,
hergestellt ist. Beispielsweise kann auch eine Mehrzahl von Polstücken mit einem entsprechenden Bürstengestell vorgesehen
sein und gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel können die Polstück^ wenigstens eine Wicklung tragen.
Gemäß Fig.2 und 3 ist beispielsweise eine Isolierscheibe 9
aus Glasfaser mit einer Toroidwellenwicklung 10, von der nur ein Teil gezeigt ist, versehen. Der Beginn der Wicklung
ist mit "11 bezeichnet und der Wickelschritt beträgt 90°. Der Beginn der fünften Windung ist mit 12 bezeichnet und
diese ist vor den Anfang der ersten Windung 11 aufgelegt, so daß die Wicklung in der durch den Pfeil 13 gezeigten
Richtung aufgebaut wird. Die Wicklung ist für eine achtpolige Maschine geeignet und ist eine fortlaufende Wellenwicklung,
d.h. der Aufbau der Windungen» wie er durch den
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Pfeil 13 gezeigt ist, erfolgt in der Wicklungsrichtung.
Die Wicklung kann ebenso gut in der entgegengesetzten Richtung aufgebaut sein, wobei dann die fünfte Windung
auf der anderen Seite der ersten V/indung 11 liegt und diese Wicklung wird dann als rückschreitende Wellenv/icklung
bezeichnet. Die Wicklung ist als ununterbrochene Wicklung ausgeführt und ihr Beginn ist mit dem Ende verbunden.
Nach der Herstellung der Scheibe 9 mit der vollständigen
Wicklung wird ein von einer Welle 15 gehaltener Nabenteil 14 damit mit einem Zusatz oder einer Füllung
von Klebstoff 16 verbunden. Der Bereich der Wicklung um den inneren Umfang der ringförmigen Scheibe 9 kann von
der Isolierung befreit sein und es können Bürsten angeordnet sein, die unmittelbar auf der Wicklung aufliegen.
Auch kann auf dem Nabenteil 14 ein gesonderter Kommutator vorgesehen werden. Es kann eine beliebige Statoranordnung
mit der gleichen Zahl von Polen wie bei dem Rotor verwendet werden und eine solche Anordnung ist in Fig.7 beschrieben.
Gemäß dieser Fig. besteht der Motor aus einem äußeren Gehäuse 26, das ein Lagerpaar 27 und 28 trägt, in dem die
Motorwelle 29 drehbar gelagert ist. An der Welle 29 ist ein Scheibenrotor befestigt, der eine in den Fig.2 und
beschriebene Wicklung trägt. Der Rotor besteht aus einem bewickelten scheibenförmigen Ring 31, der mit der Welle
29 über eine Nabe 32 verbunden ist. Der Rotorwicklung wird Strom über ein Bürstenpaar 33»34, das einen direkten
Kontakt mit der Wicklung herstellt, zugeführt. Der Magnetkreis des Motors wird durch einen ringförmigen Weicheisenteil
35 gebildet, der an dem Gehäuse 26 auf einer Seite des Rotors 30 angebracht ist,und Permanentmagnetpolstücke
36 sind durch eine Platte 37 gehalten, die an dem Gehäuse 26 an der anderen gegenüberliegenden Seite des Rotors
befestigt ist. Die gezeigte Maschine ist eine achtpolige
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Maschine, von der nur vier Pole J6a - 36d in der Zeichnung
dargestellt sind. Es kann aber auch eine beliebige andere Polzahl vorgesehen werden. Obwohl in diesem Beispiel Permanentmagnetpolstücke
nur auf einer Seite des Rotors vorgesehen sind, können diese auch auf beiden Seiten des Rotors
vorhanden sein.
Ein Mangel der in den Fig.2, 3 und 7 beschriebenen Anordnung
besteht darin, daß eine ebene Wicklungsunterbringung auf der ringförmigen Rotorscheibe nicht möglich ist, da
die radiale Form der Wicklung zur Folge hat, daß sich der Draht auf dem inneren Umfang der Scheibe massiert, während
auf dem äußeren Umfang Lücken verbleiben. Dieser Mangel kann durch die Vervrendung eines zylindrischen, hülsenförmigen
Rotors, der eine Toroidwellenwicklung trägt, vermieden werden.
Gemäß Fig.4 trägt ein zylindrischer, hülsenförmiger Rotor
17 eine Wicklung 18, von der nur ein Teil gezeigt ist, die in diesem Beispiel eine rückschreitende Wellenwicklung ist.
Die Bewicklung beginnt an dem Punkt 19 und wird im Uhrzeigersinn ausgeführt, um eine achtpolige Wicklung zu bilden,
wobei die V/indungen sich winkelgleich um den hülsenförmi-
gen Rotor mit einem V/ickeIschritt von 90° verteilen. Der
Beginn der fünften Windung ist am Punkt 20 gezeigt und somit kann die Wicklung in einer Richtung entgegengesetzt
zum Uhrzeigersinn gemäß der rückschreitenden Wellenwicklungsform aufgebaut werden.
Fig.5 zeigt eine Abwicklung der bewickelten Hülse I7» die
einen Teil der rückschreitenden Wellenwicklung trägt und hier ist deutlich zu erkennen, daß die Wicklung in der
Richtung des Pfeiles 21 gewickelt ist und in der entgegen gesetzten Richtung, wie durch den Pfeil 22 gezeigt, auf
gebaut ist· Gemäß Fig.6 ist der hülsenförmige Rotor zur
Drehung mit einer Welle 25 durch Stirnplatten 24 verbunden.
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Die V/elle 23 hat. an einem Ende einen Kommutator 25 und
die Segmente sind mit den zugehörigen Punkten der Wicklung verbunden. Beispielsweise können benachbarte Win-,
düngen mit benachbarten Segmenten verbunden sein, so daß die Zahl der vorgesehenen Segmente ein Bruchteil der Anzahl
der V/indungen auf dem Anker ist. So kann beispielsweise jede zweite Windung mit einem Ankersegment verbunden
sein.
Der elektrische Kreis eines solchen Motors kann einen zweiteiligen Stator enthalten, der koaxial auf jeder Seite
der zylindrischen Hülse gemäß Fig.8 angeordnet ist.
Gemäß Fig.8 besteht ein Motor aus einem äußeren Gehäuse
38, in das Lager 39 und 40 eingesetzt sind. Eine Motorwelle
41 ist in den Lagern drehbar gelagert und trägt einen bewickelten, hülsenförmigen Rotor 42, dessen Wicklung
in Fig.4 und 5 beschrieben ist. Der hülsenförmige Rotor
is'j im allgemeinen zylindrisch und durch einen- Epoxyharzkleber
mit der Motorwelle 41 über einen ringförmigen Einsatz 43 verbunden. Der elektrische Kreis für die Rotorwicklung
wird durch ein Bürstengestell mit Bürsten 44 vervollständigt, die in diesem Beispiel einen direkten Kontakt
mit der Wicklung herstellen. In einer anderen Ausführungsform kann, wie in Fig.6 gezeigt ist, ein Kommutator
verwendet werden.
Der Magnetkreis des Motors besteht aus einem hohlen, zylindrischen
Teil 45 des Motorgehäuses 38 aus Weicheisen und
aus Permanentmagnetpolstücken 46, wobei die Polstücke inner halb des hülsenförmigen Rotors angeordnet und an einer Stirnplatte 47 des Gehäuses 38 befestigt sind. Der gezeigte Motor ist eine achtpolige Maschine, wobei nur vier Pole 46a -
46d dargestellt sind.
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Es sei bemerkt, daß die oben genannten Ausführungsbeispiele
gemäß der Erfindung nur Musterformen darstellen und daß im-Rahmen der Erfindung Veränderungen und Abwandlungen
für die beschriebenen Anordnungen ausgeführt werden können. Beispielsweise kann die Stellung der koaxialen
Statorteile vertauscht werden, wobei dann die Permanentfeldmagnete außerhalb der Hülse und die Eisenteile
innerhalb der Hülse angeordnet sind. Bei einer anderen Ausführungsform können die Magnete auf jeder
Seite der Hülse angeordnet werden. Es sei bemerkt, daß in jedem Fall, in dem ein Permanentmagnet verwendet wird,
dieser auch durch einen bewickelten Elektromagneten ersetzt werden kann.
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Claims (10)
1.) Umlaufende elektrische Maschine, gekennzeichnet durch
einen Rotor mit einer Toroidwicklung.
2. Umlaufende elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor aus einer ringförmigen
Scheibe besteht, die eine Toroidwicklung trägt.
3. Umlaufende elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor aus einer hohlen Hülse besteht,
die eine Toroidwicklung trägt.
4. Umlaufende elektrische faschine nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wicklung eine einfache fortlaufende Wicklung ist.
5. Umlaufende elektrische faschine nach Anspruch 2 oder 3»
dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung eine fortschreitende Wellenwicklung ist.
6. Umlaufende elektrische Maschine nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung eine rückschreitende
Wellenwicklung ist.
7. Umlaufende elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine
ein Motor mit Bürsten ist, die direkt auf der Toroidwicklung aufliegen.
8. Umlaufende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine ein Motor
mit Bürsten ist, die auf Kommutatorsegmenten aufliegen, die mit der Toroidwicklung verbunden sind.
9. Umlaufende elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch
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gekennzeichnet, daß die Wicklung auf einer ringförmigen Rotorscheibe aus Weicheisen gehalten ist.
10. Umlaufende elektrische Maschine nach Anspruch 3} 5 oder
6, dadurch gekennzeichnet, daß der hülsenförmige Rotor
koaxial zv/ischen den Teilen eines zweiteiligen Stators angeordnet ist.
ο Umlaufende elektrische Maschine nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß .die Permanentmagnetpolteile innerhalb der Hülse des Rotors angeordnet sind und ein
Weicheisenteil außerhalb des Rotors angeordnet ist«
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB425569 | 1969-01-24 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2003729A1 true DE2003729A1 (de) | 1970-08-06 |
Family
ID=9773666
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19702003729 Pending DE2003729A1 (de) | 1969-01-24 | 1970-01-23 | Umlaufende elektrische Maschine |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2003729A1 (de) |
FR (1) | FR2031203A5 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1970
- 1970-01-23 FR FR7002400A patent/FR2031203A5/fr not_active Expired
- 1970-01-23 DE DE19702003729 patent/DE2003729A1/de active Pending
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2031203A5 (de) | 1970-11-13 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OHW | Rejection |