DE202015005343U1

DE202015005343U1 - Multipolar DC electric motor with permanent magnets

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Publication number: DE202015005343U1
Application number: DE202015005343.2U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Mittelstaedt Friedrich De
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2015-10-05
Anticipated expiration: 2025-07-29

Abstract

Vielpoliger Gleichstrommotor mit Permanent- und Elektromagneten unterscheidet sich von existierenden Gleichstromelektromotoren mit Permanent- und Elektromagneten dadurch, dass dieser aus mehreren (2, 3, 4) zweipoligen (Nord-Süd) Permanentmagneten und Elektromagneten besteht.Multi-pole permanent magnet and electromagnet DC motor differs from existing DC and DC electric motors in that it consists of several (2, 3, 4) double pole (north-south) permanent magnets and electromagnets.

Description

Ein vielpoliger Gleichstromelektromotor mit Permanentmagneten ist anschaulich auf 1 dargestellt.A multi-pole DC electric motor with permanent magnets is clearly on 1 shown.

Dieser Motor besteht aus vier Permanentmagneten (1), vier Elektromagneten (2) und Kommutator (3) mit Bürsten (4).This motor consists of four permanent magnets ( 1 ), four electromagnets ( 2 ) and commutator ( 3 ) with brushes ( 4 ).

Allgemein ist bekannt, dass alle Gleichstromelektromotoren mit Permanentmagneten einen Nachteil aufweisen – den geringen Wirkungsgrad.It is generally known that all DC electric motors with permanent magnets have a disadvantage - the low efficiency.

Bei Elektromotoren resultiert die Drehbewegung aus der Tatsache, dass sich gleichnamige Pole, beispielsweise Nord und Nord, sich abstoßen und ungleichnamige Pole, Nord und Süd, sich anziehen. Diese beiden entgegengesetzten Kräfte werden genutzt, um eine Drehbewegung zu erzeugen.In electric motors, the rotational movement results from the fact that poles of the same name, such as north and north, repel each other and poles of the same name, north and south, attract each other. These two opposing forces are used to create a rotational movement.

In 2 ist zu sehen, dass das vorliegende Potential des Elektromagneten und des Permanentmagneten nicht vollständig genutzt wird, um eine Drehbewegung zu erzeugen. Das resultierende Feld des Elektromagneten (2) ist zweigeteilt und rotiert mit dem Rotor. Währenddessen stößt sich das Magnetfeld des Elektromagneten nur auf einer Seite von dem Feld des Permanentmagneten (1) ab. Gleichzeitig weisen die Feldlinien des Elektromagneten und des Permanentmagneten auf der anderen Seite in die gleiche Richtung und sind somit nicht an der Erzeugung der Drehbewegung beteiligt.In 2 It can be seen that the present potential of the electromagnet and the permanent magnet is not fully utilized to produce a rotational movement. The resulting field of the electromagnet ( 2 ) is divided into two parts and rotates with the rotor. Meanwhile, the magnetic field of the electromagnet abuts only on one side of the field of the permanent magnet ( 1 ). At the same time, the field lines of the electromagnet and the permanent magnet on the other side in the same direction and are therefore not involved in the generation of the rotational movement.

Die Ursache für dieses Phänomen sind die Eigenschaften der magnetischen Felder und der Aufbau der Magneten. Um den beschriebenen Nachteil zu beseitigen, müssen die Feldlinien des Permanentmagneten und des Elektromagneten in eine Richtung gerichtet sein. Um ein solches Magnetfeld zu erzeugen, kann ein bogenförmiger Magnet genutzt werden, wie in 3(A) und (B) gezeigt.The cause of this phenomenon are the properties of the magnetic fields and the structure of the magnets. In order to eliminate the described disadvantage, the field lines of the permanent magnet and the electromagnet must be directed in one direction. To generate such a magnetic field, an arcuate magnet can be used as in 3 (A) and (B) shown.

Wenn zwei solcher bogenförmiger Magnete, wie in 4 gezeigt, kombiniert werden, dann entsteht durch die vollständige Wechselwirkung der Magnetfelder der gleichnamigen Pole ein hohes Drehmoment. Dieser positive Effekt wurde benutzt, um einen neuartigen Gleichstromelektromotor mit Permanentmagneten, bestehend aus einzelnen Modulen, zu entwickeln.If two such arcuate magnets, as in 4 shown, combined, then created by the full interaction of the magnetic fields of the same pole high torque. This positive effect was used to develop a novel DC electric motor with permanent magnets consisting of individual modules.

Für einen effizienten Betrieb eines solchen Motors muss die rotierende Bewegung der einzelnen Module in die gleiche Richtung gerichtet sein. Diese Bedingung wird, wie im Folgenden beschrieben, erfüllt. Ein solcher Modul, wie bereits erwähnt, besteht aus zwei Elementen, einem Elektro- und einem Permanentmagneten, die, wie in 5(A) gezeigt, aufgebaut und im Bezug zueinander angeordnet sind. Falls der Polschritt – die Entfernung zwischen den Polen Nord und Süd – des Permanentmagneten (1) kleiner als der Polschritt des Elektromagneten (2) ist und die Pole Nord und Nord sich gegenüber stehen, liegen gleichzeitig die Pole Süd und Süd zueinander versetzt und der Impuls der Drehbewegung ist nach rechts gerichtet, wie in 5(A) gezeigt. In 5(B) ist der Polschritt des Permanentmagneten ebenfalls kleiner als der des Elektromagneten, jedoch liegen in diesem Fall die Pole Süd und Süd sich gegenüber. Die Drehbewegung ist wiederum nach rechts gerichtet.For efficient operation of such a motor, the rotating movement of the individual modules must be directed in the same direction. This condition is fulfilled as described below. Such a module, as already mentioned, consists of two elements, an electric and a permanent magnet, which, as in 5 (A) shown, constructed and arranged with respect to each other. If the pole step - the distance between the poles north and south - of the permanent magnet ( 1 ) smaller than the pole pitch of the electromagnet ( 2 ) and the poles north and north face each other, at the same time the poles South and South are offset to each other and the momentum of the rotation is directed to the right, as in 5 (A) shown. In 5 (B) the pole pitch of the permanent magnet is also smaller than that of the electromagnet, but in this case the poles south and south face each other. The rotational movement is again directed to the right.

In 6(A) und (B) ist der Polschritt des Permanentmagneten (1) größer als der des Elektromagneten. In dieser Anordnung ist der Drehimpuls nach links gerichtet, d. h. in die gegensätzliche Richtung bezogen auf die Anordnung wie in 5(A) und (B) dargestellt. Durch Berücksichtigung der vorgestellten Anordnungen kann ein vielpoliger aus einzelnen solcher Modulen bestehender Elektromotor erschaffen werden, bei welchem die gemeinsame Rotationsbewegung immer in die eine oder andere Richtung der einzelnen Module gerichtet ist. Ein solcher Elektromotor kann, wie in 7 zu sehen, aus mehreren einzelnen Permanentmagneten (1), Elektromagneten (2) und Kommutator (3) mit Bürsten (4) bestehen. Eine Variante eines solchen Elektromotors mit zwei Permanentmagneten ist in 7(A) und (B) gezeigt.In 6 (A) and (B) is the pole pitch of the permanent magnet ( 1 ) larger than that of the electromagnet. In this arrangement, the angular momentum is directed to the left, that is, in the opposite direction with respect to the arrangement as in FIG 5 (A) and (B). By considering the arrangements presented, a multi-pole electric motor consisting of individual such modules can be created, in which the common rotational movement is always directed in one or the other direction of the individual modules. Such an electric motor can, as in 7 seen from several individual permanent magnets ( 1 ), Electromagnets ( 2 ) and commutator ( 3 ) with brushes ( 4 ) consist. A variant of such an electric motor with two permanent magnets is in 7 (A) and (B) shown.

Der Elektromagnet besteht aus Elektrospulen mit metallischem Kern, die auf einer gemeinsamen Grundlage angebracht sind, wie in 7(A) zu sehen. Der Kommutator (3) mit Bürsten (4) dient einerseits für die Bereitstellung der elektrischen Energie zu den Elektrospulen und andererseits dem rechtzeitigen geregelten Wechsel der Magnetpole während der Rotationsbewegung. Damit alle Elektrospulen paarweise und gleichzeitig an die beiden Bürsten (4) angeschlossen sind, müssen die Enden der Spulen miteinander verbunden und die Anfangspunkte der Spulen an Lamellen (6) auf dem Kommutator, welche paarweise miteinander verbunden sind, angeschlossen sein. Die Art und Weise der Verschaltung ist auf 7(B) dargestellt.The electromagnet consists of electric coils with metallic core, which are mounted on a common basis, as in 7 (A) to see. The commutator ( 3 ) with brushes ( 4 ) serves on the one hand for the provision of electrical energy to the electric coils and on the other hand, the timely regulated change of magnetic poles during the rotational movement. So that all electric coils in pairs and at the same time to the two brushes ( 4 ), the ends of the coils must be connected together and the starting points of the coils on lamellae ( 6 ) on the commutator, which are connected in pairs, be connected. The way of interconnection is up 7 (B) shown.

Auf 8–11 sind verschiedene Ausführungen der Elektromotoren gezeigt. Der Elektromotor für hohe Leistung und Drehzahl ist in 11 zu sehen. Um die Belastung der Bürsten in einem solchen Motor zu reduzieren, können zwei weitere Bürsten, wie in 11(B) dargestellt, hinzugefügt werden.On 8th - 11 Different versions of the electric motors are shown. The electric motor for high power and speed is in 11 to see. To reduce the burden of brushes in such a motor, two more brushes, as in 11 (B) can be added.

Claims

Multi-pole DC motor with permanent and electromagnets differs from existing DC electric motors with permanent and electromagnets in that this several ( 2 . 3 . 4 ) consists of two-pole (north-south) permanent magnets and electromagnets.

Is characterized in that the permanent and electromagnets are arcuate.

Is characterized in that the permanent magnets in the circumference one behind the other and poles of the same name are arranged in pairs (north-north-south-south).

Is characterized in that the juxtaposed electric coils of the rotor are connected to each other with metallic core and thus a two-pole arcuate electromagnet (north-south) is formed.

Is characterized in that the permanent magnet and electromagnets have different Polschritte - the distance between the north and south poles - have.