DE202018004992U1

DE202018004992U1 - Electric universal motor

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Publication number: DE202018004992U1
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Publication date: 2018-11-05
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Also published as: DE202018001139U1

Abstract

Universalmotor (1), der als Elektromotor und Elektrogenerator zur Erzeugung einer Rotationsbewegung und eines elektrischen Stroms einsetzbar ist, der durch Wechselstrom und/oder Gleichstrom in drei Betriebsarten sowie Vorwärtsbetrieb, Rückwärtsbetrieb und Notbremsbetrieb betreibbar ist, durch eine Welle (3) in einem Gehäuse gelagerten Rotor mit Rotorkern (2), der mit Polschuhen versehen ist, einen Ständerkern (4), der mit Polschuhen versehen ist und die Spuleneinrichtung (5, 7, 8) zur Erzeugung mindestens eines magnetischen Kraftfeldes (m1, m2), dadurch gekennzeichnet, dass, mindestens eine Ständerspule (8) und mindestens eine Ankerspule (7) und mindestens eine Hilfsspule (5) jeweils einen Eisenkern aufweisen, wobei die Anzahl der Ständerspulen (8), der Ankerspulen (7) und der Hilfsspulen (5) in einem Verhältnis zueinander mit eins zu eins (1:1) sind,wobei dem Ständerkern (4) mindestens ein Ständerspulenpaar (8) zugeordnet ist und zwischen den Polschuhen der Ständerspulen (8) jeweils eine Nute (N) versehen ist und dem Rotorkern (2) mindestens ein Ankerspulenpaar (7) zugeordnet ist und in den zwischen den Polschuhen der Ankerspulen (7) jeweils eine Hilfsspule (5) zugeordnet ist,oder dem Ständerkern (4) mindestens ein Ständerspulenpaar (8) zugeordnet ist und zwischen den Polschuhen der Ständerspulen (8) jeweils eine Hilfsspule (5) zugeordnet ist und dem Rotorkern (2) mindestens ein Ankerspulenpaar (7) zugeordnet ist und zwischen den Polschuhen der Ankerspulen (7) jeweils eine Nute (N) versehen ist,wobei die Eisenkerne der Hilfsspulen (5) im Größenverhältnis, in Umlaufrichtung, mit den Nuten (N) zirka gleichgroß sind und im Größenverhältnis, in Umlaufrichtung, mit den Eisenkernen (Polschuhen) der Spulen (7, 8) kleiner als eins zu eins (< 1:1) oder gleich eins zu eins (= 1:1) ausgeführt sind,wobei Außenseite der Eisenkerne der Hilfsspulen (5) und/oder der Ständerspulen (8) über den Mantel (M) magnetisch verbunden sind,sodass ein stabiles Magnetfeld maximaler Flussdichte aus Ständerspulen (8) durch die Magnetfelder der Ankerspulen (7) und Hilfsspulen (5) steuerbar ist oder, dass ein Magnetfeld aus Ankerspulen (7) durch die Magnetfelder der Ständerspulen (8) und Hilfsspulen (5) steuerbar ist.Universal motor (1) which is usable as an electric motor and electric generator for generating a rotational movement and an electric current, which is operable by AC and / or DC in three modes and forward mode, reverse mode and emergency braking operation, by a shaft (3) mounted in a housing Rotor with rotor core (2) provided with pole shoes, a stator core (4) provided with pole shoes and the coil means (5, 7, 8) for generating at least one magnetic force field (m1, m2), characterized in that , at least one stator coil (8) and at least one armature coil (7) and at least one auxiliary coil (5) each have an iron core, wherein the number of stator coils (8), the armature coils (7) and the auxiliary coils (5) in relation to each other with one to one (1: 1), wherein the stator core (4) at least one stator coil pair (8) is associated and between the pole pieces of the stator coils (8 ) is provided in each case a groove (N) and the rotor core (2) is associated with at least one armature coil pair (7) and in the between the pole pieces of the armature coils (7) is associated with an auxiliary coil (5), or the stator core (4) at least a stator coil pair (8) is assigned and between the pole pieces of the stator coils (8) is associated with an auxiliary coil (5) and the rotor core (2) at least one armature coil pair (7) is assigned and between the pole pieces of the armature coils (7) each have a groove (N), wherein the iron cores of the auxiliary coils (5) in the size ratio, in the circumferential direction, with the grooves (N) are approximately equal in size, in the circumferential direction, with the iron cores (pole pieces) of the coils (7, 8) smaller as one to one (<1: 1) or equal to one to one (= 1: 1) are performed, wherein outside of the iron cores of the auxiliary coil (5) and / or the stator coils (8) are magnetically connected via the jacket (M) so that a stable Magnetf eld maximum flux density of stator coils (8) by the magnetic fields of the armature coils (7) and auxiliary coils (5) is controllable or that a magnetic field of armature coils (7) by the magnetic fields of the stator coils (8) and auxiliary coils (5) is controllable.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Universalmotor, welcher als Elektromotor und Elektrogenerator zur Erzeugung einer Rotationsbewegung und eines elektrischen Stromes einsetzbar ist, durch Gleichstrom und/oder Wechselstrom in drei Betriebsarten Vorwärtsbetrieb, Rückwärtsbetrieb und Notbremsbetrieb mit sicherer Laufrichtung betreibbar ist, mit einer Rotorwelle in einem zylindrischen Ständerkern gelagerten Rotor mit Rotorkern, die in einem Gehäuse angeordnet sind, mit einem auf der Rotorwelle angeordneten Dauermagneten und mit einer Spuleneinrichtung zur Erzeugung wenigstens eines magnetischen Kraftfeldes.The invention relates to a universal electric motor, which can be used as an electric motor and electric generator for generating a rotational movement and an electric current, can be operated by DC and / or AC in three modes forward mode, reverse operation and emergency braking with safe running direction, with a rotor shaft in a cylindrical stator core mounted rotor with rotor core, which are arranged in a housing, with a permanent magnet arranged on the rotor shaft and with a coil device for generating at least one magnetic force field.

Derartige elektrische Universalmaschinen mit kontinuierlichem und stabilem Magnetfeld mit hoher magnetischer Flussdichte sind durch Anmeldungen wie in DE 20 2018 001 139 bekannt.Such electric universal machines with continuous and stable magnetic field with high magnetic flux density are by applications such as in DE 20 2018 001 139 known.

Nachteile dieser Erfindung sind, dass die Taktperioden durch das Abstoßen von zwei Kraftfeldpaaren beginnen und durch das Anziehen von drei Kraftfeldpaaren enden.Disadvantages of this invention are that the clock periods start by the repulsion of two force field pairs and end by the tightening of three force field pairs.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher, einen elektrischen Universalmotor durch Wechselstrom und/oder Gleichstrom in drei Betriebsarten Vorwärts, Rückwärts und reibungslose Notbremse betreiben zu können.The object of the invention is therefore to be able to operate a universal electric motor by AC and / or DC in three modes forward, reverse and smooth emergency brake.

Wobei die Taktperioden durch zwei sich Abstoßende Kraftfelder beginnen und durch zwei sich Anziehende Kraftfelder enden.Where the clock periods start by two repulsive force fields and end by two attracting force fields.

Dabei wird der elektrische Universalmotor derart weiterentwickelt, dass maximale Leistung, Flussdichte und Effektivität erreicht werden und dass dieser einen besseren Wirkungsgrad aufweist.In this case, the universal electric motor is developed in such a way that maximum power, flux density and efficiency are achieved and that this has a better efficiency.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der durch eine Welle in einem Gehäuse gelagerte Rotor mit Rotorkern, von einen Ständerkern ummantelt ist und eine zylindrische Form aufweist und mit Polschuhen versehen ist, wobei die Anzahl der Polschuhe des Ständerkerns und des Rotorkerns in einem Verhältnis von eins zu eins steht.The object is achieved in that the rotor with rotor core, which is mounted by a shaft in a housing, is encased by a stator core and has a cylindrical shape and is provided with pole shoes, the number of pole shoes of the stator core and the rotor core being in a ratio of one stands to one.

Die Spuleneinrichtung zur Erzeugung mindestens eines magnetischen Kraftfeldes weist mindestens eine Ankerspule und mindestens eine Ständerspule 8 und mindestens eine Hilfsspule 5 mit Eisenkernen auf.The coil device for generating at least one magnetic force field has at least one armature coil and at least one stator coil 8th and at least one auxiliary coil 5 with iron cores on.

Dem Ständerkern ist mindestens ein Ständerspulenpaar zugeordnet und zwischen den Polschuhen der Ständerspulen eine Nute versehen und dem Rotorkern ist mindestens eine Ankerspulenpaar zugeordnet und zwischen den Polschuhen der Ankerspulen sind jeweils eine Hilfsspule zugeordnet.At least one stator coil pair is associated with the stator core, and a groove is provided between the pole shoes of the stator coils, and at least one armature coil pair is associated with the rotor core, and an auxiliary coil is respectively assigned between the pole shoes of the armature coils.

Oder dem Ständerkern ist mindestens ein Ständerspulenpaar zugeordnet und zwischen den Polschuhen der Ständerspulen jeweils eine Hilfsspule zugeordnet und dem Rotorkern mindestens ein Ankerspulenpaar zugeordnet und zwischen den Polschuhen der Ankerspulen jeweils eine Nute versehen.Or at least one stator coil pair is assigned to the stator core and an auxiliary coil is respectively assigned between the pole shoes of the stator coils and at least one armature coil pair is assigned to the rotor core and a respective groove is provided between the pole shoes of the armature coils.

Wobei durch Hilfsspulen eine sichere Laufrichtung des Rotors gewährleistet wird.Whereby auxiliary coils guarantee a safe running direction of the rotor.

Wobei die Außenseite der Ständerspulenkerne 7 über den Mantel M magnetisch verbunden sind.Where the outside of the stator coil cores 7 over the coat M are magnetically connected.

Sodass ein stabiles Magnetfeld maximaler Flussdichte aus Ständerspulen durch das Magnetfelder der Hilfsspulen und Ankerspulen steuerbar ist oder das Magnetfeld aus Ankerspulen durch die Magnetfelder der Hilfsspulen und Ständerspulen steuerbar ist.So that a stable magnetic field of maximum flux density of stator coils through the magnetic fields of the auxiliary coils and armature coils is controllable or the magnetic field of armature coils through the magnetic fields of the auxiliary coils and stator coils is controllable.

Mit der vorliegenden Erfindung, elektrischer Universalkraftmotor, ist es möglich diese mit Gleichstrom oder Wechselstrom in drei Betriebsarten mit sicherer Laufrichtung zu betreiben, sodass während jeder Taktphase, durch einschalten aller Ständerspulen und Ankerspulen rundum den Rotor und mit einem eins zu eins Verhältnis der Polschuhen des Rotorkerns und des Ständerkerns, maximale Kraft, Felddichte und Effektivität gewährleistet wird und der Wirkungsgrad gegenüber bekannten elektrischen Motoren erhöht.With the present invention, electric universal power motor, it is possible to operate with DC or AC in three modes with safe direction, so during each clock phase, by turning all stator coils and armature coils all around the rotor and with a one to one ratio of the pole pieces of the rotor core and the stator core, maximum force, field density and efficiency is ensured and increases the efficiency over known electric motors.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

1; zeigt den Aufbau eines Universalmotors 1 mit Ankerhilfsspulen, rechts schematischer Querschnitt
2; den Aufbau eines Kommutators 6 zum steuern der Ankerspulen und Ankerhilfsspulen des Universalmotors 1, rechts Seitenansicht.
3; zeigt den Aufbau eines Universalmotors 1 mit Ständerhilfsspulen, rechts schematischer Querschnitt
4; zeigt den Wechselphasen eines Universalmotors mit der Ankerhilfsspulen.

Advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims. Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Show it:

1 ; shows the structure of a universal motor 1 with anchor auxiliary coils, right schematic cross-section
2 ; the construction of a commutator 6 for controlling the armature coils and armature auxiliary coils of the universal motor 1 , right side view.
3 ; shows the structure of a universal motor 1 with stator auxiliary coils, right schematic cross-section
4 ; shows the alternating phases of a universal motor with the anchor auxiliary coils.

1 zeigt den Aufbau und Querschnitt eines Universalmotors 1 mit Ankerhilfsspulen, welches als ein Elektromotor und Elektrogenerator zur Erzeugung einer Rotationsbewegung und eines elektrischen Stroms einsetzbar ist, das durch Gleichstrom und/oder Wechselstrom in drei Betriebsarten betreibbar ist, umfasst eine Welle 3 in einem Gehäuse gelagerten Rotor mit Rotorkern 2 in zylindrischer Form, der mit Polschuhen versehen ist und einen Ständerkern 4 in zylindrischer Form, der mit Polschuhen versehen ist, wobei die Polschuhanzahl des Ständerkerns 4 und des Rotorkerns 2 in einem Verhältnis von eins zu eins steht. 1 shows the structure and cross section of a universal motor 1 Anchor auxiliary coils, which can be used as an electric motor and electric generator for generating a rotational movement and an electric current, which by DC and / or alternating current is operable in three modes, includes a wave 3 Rotor mounted in a housing with rotor core 2 in cylindrical form, which is provided with pole shoes and a stator core 4 in a cylindrical shape provided with pole shoes, the number of pole pieces of the stator core 4 and the rotor core 2 in a ratio of one to one.

Die Spuleneinrichtung (5; 7; 8), zur Erzeugung mindestens eines magnetischen Kraftfeldes (m1; m2) des Universalmotors 1 weisen mindestens eine Hilfsspule 5, mindestens eine Ankerspule 7 und mindestens eine Ständerspule 8 mit jeweils einem Eisenkern auf.The coil device ( 5 ; 7 ; 8th ), for generating at least one magnetic force field ( m1 ; m2 ) of the universal motor 1 have at least one auxiliary coil 5 , at least one armature coil 7 and at least one stator coil 8th each with an iron core on.

Wobei dem Ständerkern 4 mindestens ein Ständerspulenpaar 8 zugeordnet und zwischen den Polschuhen der Ständerspulen 8 jeweils eine Nute N versehen und dem Rotorkern mindestens ein Ankerspulenpaar 7 zugeordnet und zwischen den Polschuhen des Ankerspulen 7 jeweils eine Ankerhilfsspule 5 zugeordnet, wobei die Nuten N in Länge und Breite mit dem Kern der Ankerhilfsspulen 5 zirka gleich groß ausgeführt.Where the stator core 4 at least one stator coil pair 8th assigned and between the pole pieces of the stator coils 8th one groove each N provided and the rotor core at least one armature coil pair 7 assigned and between the pole pieces of the armature coils 7 one anchor auxiliary coil each 5 assigned, the grooves N in length and width with the core of the anchor auxiliary coils 5 executed approximately the same size.

Sodass mindestens eine Ständerspule 8-a1/b1 und mindestens eine Ankerspule 7-c1/d1 ein erstes magnetisches Kraftfeld m1 bilden, mindestens eine Ständerspule 8-a2/b2 und mindestens eine Ankerspule 7-c2/d2 ein zweites magnetisches Kraftfeld m2 bilden.So that at least one stator coil 8-a1 / b1 and at least one armature coil 7-c1 / d1 a first magnetic force field m1 form, at least one stator coil 8-a2 / b2 and at least one armature coil 7 -c2 / d2 a second magnetic force field m2 form.

Durch Ankerhilfsspulen 5 wird einen sichere Laufrichtung des Rotors 2 gewährleistet.By anchor auxiliary coils 5 will be a safe direction of rotation of the rotor 2 guaranteed.

Die Außenseite der Ständerspulenkerne 7 ist über den Mantel M magnetisch verbunden.The outside of the stator coil cores 7 is over the coat M magnetically connected.

An der Rotorwelle 3 ist ein Kommutator 6 zum Steuern der Ankerspulen 7 bzw. Ankerhilfsspulen 5 zugeordnet.At the rotor shaft 3 is a commutator 6 for controlling the armature coils 7 or anchor auxiliary coils 5 assigned.

Sodass ein stabiles Magnetfeld maximaler Flussdichte aus Ständerspulen 8 durch das Magnetfeld der Ankerspulen 7 und Ankerhilfsspulen 5 steuerbar. So that a stable magnetic field of maximum flux density from stator coils 8th through the magnetic field of the armature coils 7 and anchor auxiliary coils 5 controllable.

2: zeigt den Aufbau eines Kommutators 6 zum steuern der Ankerspulen 7 und Ankerhilfsspulen 5 des Universalmotors 1, wobei der Kommutator 6 in Stellung des Nullpunktes dargestellt ist, wobei der Nullpunkt genau dann erreicht ist, wenn die Polschuhe des Ständerkerns 4 und die Polschuhe des Rotorkerns 2 sich exakt gegenüber befinden. 2 : shows the structure of a commutator 6 for controlling the armature coils 7 and anchor auxiliary coils 5 of the universal motor 1 , where the commutator 6 is shown in the position of the zero point, wherein the zero point is reached exactly when the pole pieces of the stator core 4 and the pole pieces of the rotor core 2 are exactly opposite.

Die Ankerspulen 7 und Ankerhilfsspulen 5 werden über nebeneinander parallel laufende Lamellenpaare 10-z, 10-x, welche voneinander getrennt sind, angesteuert, wobei die Lammelenpaare 10z, 10x so angeordnet sind, dass bei Wechselphasen der Ankerhauptspulen und der Ankerhilfsspulen diese zueinander 45° Phasen versetzt sind, wobei die Taktdauer der Ankerspulen 7 bzw. Ankerhilfsspulen 5 einer Rotorumdrehung von 90° entspricht.The armature coils 7 and anchor auxiliary coils 5 become over parallel parallel lamellae pairs 10-z . 10-x , which are separated from each other, driven, wherein the Lammelenpaare 10z . 10x are arranged so that in alternating phases of the main anchor coils and the anchor auxiliary coils are offset from each other 45 ° phases, wherein the cycle time of the armature coils 7 or anchor auxiliary coils 5 corresponds to a rotor rotation of 90 °.

Die Lamellenpaare 10z und 10x werden durch das Bürstenpaar 9 angesteuert, wobei der Winkelabstand zwischen den Bürsten des Bürstenpaars 9, am Umfang entlang der Lamellen 10, 90° beträgt.The lamellae pairs 10z and 10x be through the brush pair 9 controlled, wherein the angular distance between the brushes of the brush pair 9 , along the circumference along the lamellae 10 , 90 °.

Die Ankerspulen 7c und 7d werden gegenpolig (n, s) zum Ständerkern 4 angesteuert, das heißt oberer Anschluss der Ankerspulen 7c und unterer Anschluss der Ankerspulen 7d werden mit den Lamelleneinheiten x2 und x4 verbunden und unterer Anschluss der Ankerspulen 7c und oberer Anschluss der Ankerspulen 7d werden mit den Lamelleneinheiten x1, x3 verbunden.The armature coils 7c and 7d become gegenpolig (n, s) to the stator core 4 controlled, that is upper connection of the armature coils 7c and lower connection of the armature coils 7d be with the lamellae units x2 and x4 connected and lower connection of the armature coils 7c and upper connection of the armature coils 7d be with the lamellae units x1 . x3 connected.

Wobei durch die Feldrichtung der Ankerhilfsspulen 5 der Feldbereich der Ankerspulen 7c, 7d, und zwar je nach Drehrichtung des Rotors 2, nach rechts oder nach links verlängert wird, wobei vom Nullpunkt aus eine Verlängerung das Feldbereich der Ankerspulen 7 nach rechts sorgt eine Rechtslauf der Rotor 2 und eine Verlängerung das Feldbereich der Ankerspulen 7 nach links sorgt eine Linkslauf der Rotor 2 gewehrleistet.Whereby by the field direction of the anchor auxiliary coils 5 the field area of the armature coils 7c . 7d , depending on the direction of rotation of the rotor 2 is extended to the right or to the left, where from the zero point an extension is the field area of the armature coils 7 to the right, a clockwise rotation of the rotor 2 and an extension of the field area of the armature coils 7 to the left is a counterclockwise rotation of the rotor 2 gun makes.

Und das heißt oberer Anschluss der Ankerhilfsspulen 5-e1, e3 und unterer Anschluss der Ankerhilfsspulen 5-e2, e4 sind mit den Lamelleneinheiten z1 und z3 verbunden und unterer Anschluss der Ankerhilfsspulen 5-e1, e3 und oberer Anschluss der Ankerhilfsspulen 5-e2, 5-e4 sind mit den Lamelleneinheiten z2 und z4 verbunden.And that means upper connection of the anchor auxiliary coils 5 - e1 . e3 and lower connection of the anchor auxiliary coils 5 - e2 . e4 are with the lamellae units z1 and z3 connected and lower connection of the anchor auxiliary coils 5 - e1 . e3 and upper connection of the anchor auxiliary coils 5 - e2 . 5 - e4 are with the lamellae units z2 and z4 connected.

Wobei den Leistung und den Lauf des Universalmotors 1 zu Optimieren, wird die Wechselphasen der Ankerspulen 7 und der Hilfsspulen 5 um 90° Grad zueinander Phasen verschoben werden.And the performance and the run of the universal motor 1 To optimize, the alternating phases of the armature coils 7 and the auxiliary coils 5 be shifted by 90 ° degrees to each other phases.

Wechselstrombetrieb dieser Ausführung ist, wenn die Ankerspulen 7 und Ankerhilfsspulen 5 über den Kommutator 6 durch Wechselstrom angesteuert sind, wobei die Ständerspulen 8 durch Wechselstrom versorgt.AC operation of this design is when the armature coils 7 and anchor auxiliary coils 5 over the commutator 6 are driven by alternating current, wherein the stator coils 8th powered by alternating current.

Der Drehzahl dieser Ausführung des Universalmotors 1 wird durch einen Stromwandler, die die Spulen antreibt, geregelt.The speed of this version of the universal motor 1 is controlled by a current transformer that drives the coils.

3 zeigt den Aufbau und Querschnitt eines Universalmotors 1 mit Ständerhilfsspulen, welches als ein Elektromotor und Elektrogenerator zur Erzeugung einer Rotationsbewegung und eines elektrischen Stroms einsetzbar ist, das durch Gleichstrom und/oder Wechselstrom betreibbar ist, umfasst eine Welle 3 in einem Gehäuse gelagerten Rotor mit Rotorkern 2 in zylindrischer Form, der mit Polschuhen versehen ist und einen Ständerkern 4 in zylindrischer Form, der mit Polschuhen versehen ist, wobei die Polschuhanzahl des Ständerkerns 4 und des Rotorkerns 2 in einem Verhältnis von eins zu eins steht. 3 shows the structure and cross section of a universal motor 1 With stator auxiliary coils, which can be used as an electric motor and electric generator for generating a rotational movement and an electric current which can be operated by direct current and / or alternating current, comprises a shaft 3 in a housing mounted rotor with rotor core 2 in cylindrical form, which is provided with pole shoes and a stator core 4 in a cylindrical shape provided with pole shoes, the number of pole pieces of the stator core 4 and the rotor core 2 in a ratio of one to one.

Die Spuleneinrichtung 5, 7 und 8 zur Erzeugung mindestens eines magnetischen Kraftfeldes (m1; m2) des Universalmotors 1 weisen mindestens eine Ankerspule 7, mindestens eine Ständerspule 8 und mindestens eine Ständerhilfsspule 5 mit jeweils einem Eisenkern auf.The coil device 5 . 7 and 8th for generating at least one magnetic force field ( m1 ; m2 ) of the universal motor 1 have at least one anchor coil 7 , at least one stator coil 8th and at least one stator auxiliary coil 5 each with an iron core on.

Dem Ständerkern 4 eine Ständerspulenpaar 8 zugeordnet und zwischen den Polschuhen der Ständerspulen 8 jeweils eine Ständerhilfsspulen 5 zugeordnet.The stator core 4 a stator coil pair 8th assigned and between the pole pieces of the stator coils 8th in each case a stator auxiliary coils 5 assigned.

Wobei dem Rotorkern 2 eine Ankerspulenpaar 7 zugeordnet und zwischen den Polschuhen der Ankerspulen 7 jeweils eine Nute N versehen, wobei die Nuten N in Länge und Breite dem Kern der Ständerhilfsspulen 5 zirka gleichgroß ausgeführt.The rotor core 2 an armature coil pair 7 assigned and between the pole pieces of the armature coils 7 each provided a groove N, wherein the grooves N in length and width of the core of the stator auxiliary coils 5 approximately the same size.

Durch die Ankerhilfsspulen 5 wird zum einen sichere Laufrichtung des Rotors 2 gewehrleistet.Through the anchor auxiliary coils 5 becomes a safe running direction of the rotor 2 gun makes.

Die Außenseite der Eisenkerne der Ständerspulen 8 und der Ständerhilfsspulen 5 sind über einen Mantel M magnetisch verbunden.The outside of the iron cores of the stator coils 8th and the stator auxiliary coils 5 are magnetically connected via a jacket M.

An der Rotorwelle 3 ist ein Kommutator/Schleifkontakt zur Stromversorgung der Ankerspulen 7 zugeordnet.At the rotor shaft 3 is a commutator / sliding contact to power the armature coils 7 assigned.

Wobei die Wechselströme, die die Ständerspulen 8 und Ständerhilfsspulen 5 erregen, setzen phasenversetzt ein.Where the alternating currents, which are the stator coils 8th and stand auxiliary coils 5 excite, set out of phase.

Die Ständerspulen 8 und Ständerhilfsspulen 5 werden durch einen Wechselstrom/Drehstrom angesteuert, wobei, wenn die Ständerspulen 8 mit einer Drehstromphase W angesteuert werden, die Ständerhilfsspulen 5, je nach Drehrichtung des Rotors 2 durch Drehstromphasen V oder U angesteuert werden.The stator coils 8th and stand auxiliary coils 5 are driven by an AC / three phase current, wherein when the stator coils 8th be controlled with a three-phase phase W, the stator auxiliary coils 5 , depending on the direction of rotation of the rotor 2 be controlled by three-phase V or U.

Nach einer Taktwechselphase, eines Vorwärtsbetriebs bzw. Rückwärtsbetriebs, wird das Ankerspulenfeld gleichpolig dem Ständerspulenfeld angesteuert.After a clock change phase, a forward operation or reverse operation, the armature coil field is the same pole driven to the stator coil field.

Im Rückwärtsbetrieb (Linkslauf) werden die Ständerhilfsspulen 5 umgepolt. Die Drehzahl dieser Ausführung des Universalmotors 1 wird durch einen Frequenzwandler, die die Spulen antreibt, geregelt, wobei Betriebsarten nur mit Vorwärtsbetrieb bzw. Rückwärtsbetrieb Eingeschränkt ist.In reverse operation (left-hand rotation), the stator auxiliary coils 5 reversed. The speed of this version of the universal motor 1 is controlled by a frequency converter which drives the coils, with modes only limited to forward or reverse operation.

Im Gleichstrombetrieb dieser Ausführung wird die Ständerspulen 8 und die Ständerhilfsspulen 5 über eine Positionsmelder der Rotorwelle und eine elektronische Steuerung, in drei Betriebsarten angesteuert werden.In DC operation of this embodiment, the stator coils 8th and the stator auxiliary coils 5 via a position sensor of the rotor shaft and an electronic control, are controlled in three modes.

So dass ein stabiles Magnetfeld maximaler Flussdichte aus Ankerspulen 7 durch das Magnetfeld der Ständerspulen 8 und Ständerhilfsspulen 5 steuerbar ist.So that a stable magnetic field of maximum flux density from armature coils 7 through the magnetic field of the stator coils 8th and stand auxiliary coils 5 is controllable.

4; zeigt den Wechselphasen eines Universalmotors mit der Ankerhilfsspulen 5. 4 ; shows the alternating phases of a universal motor with the anchor auxiliary coils 5 ,

4.1 Wechselphasen vom Vorwärtsbetrieb bzw. Rückwärtsbetrieb der Ankerspulen 7 und der Hilfsspulen 5 4 .1 alternating phases from forward operation or reverse operation of the armature coils 7 and the auxiliary coils 5

Nach einer Taktwechselphase eines Vorwärtsbetriebs bzw. Rückwärtsbetriebs wird das Ankerspulenfeld gleichpolig, n, n oder s, s (Feldrichtung ungleich) dem Ständerspulenfeld angesteuertAfter a clock change phase of a forward operation or reverse operation, the armature coil field is homopolar, n, n or s, s (field direction unequal) driven to the stator coil field

Wobei Laufrichtung der Rotor 2 zu ändern, wird die Feldrichtungen der Ankerspulen 7 und Ankerhilfsspulen 5 umgepolt werden.

A; Die Wechselphase der Ankerspulen 7 erfolgt, wenn die Polschuhe des Rotors 2 und die Polschuhe des Ständers 4 gegenüberstehen,
B; Wobei die Wechselphase der Ankerhilfsspulen 5 dann erfolgt, wenn der Rotor 2 sich um 45° von einer Nullpunktstellung aus fortbewegt hat.

Wherein running direction of the rotor 2 change the field directions of the armature coils 7 and anchor auxiliary coils 5 be reversed.

A; The change phase of the armature coils 7 occurs when the pole pieces of the rotor 2 and the pole pieces of the stand 4 face,
B; Wherein the change phase of the anchor auxiliary coils 5 then takes place when the rotor 2 has moved 45 ° from a zero point position.

4.2 Wechselphasen der Ankerspulen eines Notbremsbetriebs, während einer Rechtsumdrehung der Last. 4 .2 alternating phases of the armature coils of an emergency braking operation during one right turn of the load.

Der Notbremsbetrieb erfolgt, wenn die Feldrichtungen der Ständerspulen 8 umgepolt und Ankerhilfsspulen 5 abgeschaltet werden.The emergency brake operation takes place when the field directions of the stator coils 8th reversed and anchor auxiliary coils 5 be switched off.

A; Die Wechselphase der Ankerspulen 7 erfolgt, wenn die Polschuhe des Rotors 2 und die Polschuhe des Ständers 4 gegenüberstehen, wobei nach einer Taktwechselphase während einer Notbremsbetrieb, wird das Ankerspulenfeld 7 ungleichpolig n, s dem Ständerspulenfeld 8 angesteuert. Der Lastkraft zwingt den Rotor 2 nach rechts zu drehen, wobei die Kraftfelder der Spulen 7 und 8 einen hohen Widerstand entgegen Laufrichtung der Last erzeugt werden.A; The change phase of the armature coils 7 occurs when the pole pieces of the rotor 2 and the pole pieces of the stand 4 face, wherein after a clock change phase during an emergency braking operation, the armature coil field 7 unequal pole n, s the stator coil field 8th driven. The load forces the rotor 2 to turn to the right, with the force fields of the coils 7 and 8th a high resistance against the direction of the load are generated.

B, Die Kraftfelder m1, m2 des Universalmotors 1 sorgen für eine reibungslose Bremse, und zwar so lange, bis die Last zum Stillstand kommt und der Rotor 2 durch das Ständerfeld in einer Nullpunktstellung angehalten wird.B, The force fields m1 . m2 of the universal motor 1 ensure a smooth brake, namely until the load comes to a standstill and the rotor 2 is stopped by the stator field in a zero point position.

Oder die Ankerspulen 7 werden abgeschaltet, wobei die internen Induktionsströme zwischen den Ankerspulen 7c und 7d fließen, welche durch das Ständerfeld erzeugt werden und so ein magnetisches Feld erzeugen, das für den Bremsbetrieb nutzbar gemacht werden kann, wobei für einen Generatorbetrieb die Ständerspulen 8 als Induktionsspulen benutzt werden. Or the armature coils 7 are turned off, with the internal induction currents between the armature coils 7c and 7d flow, which are generated by the stator field and thus generate a magnetic field that can be made usable for the braking operation, wherein for a generator operation, the stator coils 8th be used as induction coils.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: UniversalmotorUniversal motor
22: Rotorkernrotor core
33: Rotorwellerotor shaft
44: Ständerkernstator core
55: Hilfsspulenauxiliary coils
66: Kommutatorcommutator
77: Ankerspulearmature coil
88th: Ständerspulestator coil
99: Bürstento brush
1010: Lamellenslats

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 202018001139 [0002]

Claims

Universal motor (1) which is usable as an electric motor and electric generator for generating a rotational movement and an electric current, which is operable by AC and / or DC in three modes and forward mode, reverse mode and emergency braking operation, by a shaft (3) mounted in a housing Rotor with rotor core (2) provided with pole shoes, a stator core (4) provided with pole shoes and the coil means (5, 7, 8) for generating at least one magnetic force field (m1, m2), characterized in that , at least one stator coil (8) and at least one armature coil (7) and at least one auxiliary coil (5) each have an iron core, wherein the number of stator coils (8), the armature coils (7) and the auxiliary coils (5) in relation to each other with one to one (1: 1), wherein the stator core (4) is associated with at least one stator coil pair (8) and between the pole pieces of the stator coils (8) each having a groove (N) is provided and the rotor core (2) at least one armature coil pair (7) is assigned and in the between the pole pieces of the armature coils (7) is associated with an auxiliary coil (5), or the stator core (4 ) is associated with at least one stator coil pair (8) and between the pole pieces of the stator coils (8) is associated with an auxiliary coil (5) and the rotor core (2) at least one armature coil pair (7) is assigned and between the pole pieces of the armature coils (7) respectively a groove (N) is provided, wherein the iron cores of the auxiliary coils (5) in the size ratio, in the circumferential direction, with the grooves (N) are approximately the same size and in the size ratio, in the direction of rotation, with the iron cores (pole shoes) of the coils (7, 8 ) are made smaller than one to one (<1: 1) or equal to one to one (= 1: 1), outside of the iron cores of the auxiliary coils (5) and / or the stator coils (8) via the jacket (M) magnetic connected so that a stable M Magnetic field maximum flux density of stator coils (8) by the magnetic fields of the armature coils (7) and auxiliary coils (5) is controllable or that a magnetic field of armature coils (7) by the magnetic fields of the stator coils (8) and auxiliary coils (5) is controllable.

Universal motor 1 after Claim 1 , characterized in that the rotor shaft (3) is associated with a commutator (6) for controlling the armature coils (7) and armature auxiliary coils (5), the armature coils (7) and auxiliary armature coils (5) being separated by closely parallel pairs of laminations (10z, 10x) of the commutator (6) are driven, wherein the lamellae (10z, 10x) along the circumference of the rotor shaft, arranged out of phase with each other, respectively via the brush pair (9z, 9x) driven or jointly controlled by a pair of brushes (9).

Universal motor 1 after Claim 2 , characterized in that the armature coils (7), the stator coils 8 and the auxiliary coils 5 are supplied and / or driven by alternating current and / or direct current, wherein the alternating currents of the auxiliary coils (5) relative to the stator coils (8) or the armature coils (7 ) Phase offset is used.

Universal motor 1 after Claim 3 characterized in that the stator coils (8) are replaced by at least one permanent magnet pair and at least one pair of pole pieces of the stator core (4), wherein the stator core (4) associated permanent magnets opposite and gleichpolig (n or s) to the rotor core (2) arranged directed are, wherein between the permanent magnet and pole pieces of the stator core (4) each have a groove (N) is provided.

Universal motor 1 after Claim 4 characterized in that the armature coils (7) are replaced by at least one pair of permanent magnets and at least one pair of pole pieces of the rotor core (2), with permanent magnets associated with the rotor core (2) opposite and homopolar (n or s) facing the stator core (4) are, wherein between the permanent magnet and pole pieces of the rotor core (2) each have a groove (N) is provided.

Universal motor 1 after Claim 5 , characterized in that the magnetic field direction of the auxiliary coils and / or the armature coils (7) or stator coils (8) can be switched and / or switched off.

Universal motor 1 after Claim 6 , characterized in that, the magnetic fields of the armature coils (7) to the magnetic fields of the stator coils (8) directed opposite or rectified controllable.

Universal motor 1 after Claim 7 , characterized in that the internal induction currents and the magnetic fields of the armature coils (8) and / or anchor auxiliary coils (5) are usable for a braking operation.