DE2027923A1

DE2027923A1 - Dynamoelektrische Maschine

Info

Publication number: DE2027923A1
Application number: DE19702027923
Authority: DE
Inventors: Robert Allen-; Armstrong Frederick James; Fort Wayne Ind. Susdorf (V.St.A,)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1969-06-09
Filing date: 1970-06-06
Publication date: 1970-12-17
Also published as: US3562568A; GB1292687A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf schnell ansprechende dynamoelektrische Maschinen großer Leistungsfähigkeit und insbesondere auf Maschinen dieser Art, die einen Rotor mit einer kleinen Trägheit aufweisen.

In den vergangenen Jahren hat ein wachsendes Bedürfnis an schnell ansprechenden dynamoelektrischen Maschinen großer Leistungsfähigkeit in Form von elektrischen Gleichstrommotoren bestanden, die in der Größenordnung von Millisekunden auf schnelle Änderungen der Betriebserfordernisse oder Betriebsbedingungen ansprechen. Beispiele für derartige Applikationen sind Bandtransporte mit einer Antriebsrolle, Plattenspeicher,. Schnelldrucker, Kartensortierer und andere periphere

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Computergeräte, bei denen genaue, schnelle und wiederholte Beschleunigungen und desgleichen die Schaltung großer Ströme wichtig, wenn nicht sogar entscheidend ist. Allgemein ist es wünschenswert, daß Motoren für derartige Applikationen einen Rotor mit kleiner Trägheit besitzen, um möglichst kleine Trägheits- und induktive Zeitkonstanten zu erzeugen, damit eine schnelle Reaktion auf die sich verändernden Bedingungen gestattet ist. Eine Trägheitszeitkonstante bezieht sich auf die Zeit, die ein Motor benötigt, um die Nenndrehzahl zu erreichen. Unter einer induktiven Zeitkonstante wird normalerweise etwa die zeit betrachtet, die der Ankerstrom in einem Motor mit stillstehendem Rotor benötigt, um 62% seines Nennwertes zu erreichen. Um dieses schnelle Ansprechen auf sich verändernde Bedingungen zu erzielen, ist es wünschenswert, daß der Stromaufbau und somit die Entwicklung des Drehmomentes während der Beschleunigung so schnell wie möglich erfolgt und daß der Strom möglichst groß ist, ohne daß dadurch eine Beschädigung der Komponenten hervorgerufen wird. Ferner ist es für möglichst gute Betriebsergebnisse erstrebenswert, daß der Beschleunigungsverlauf, der u.a. von der Trägheit des Rotors beeinflußt wird, möglichst linear ist. Schließlich sollte der Motor diese Leistungscharakteristiken für lange Betriebszeiten auf wirtschaftliche Weise zu erzeugen in der Lage sein.

Beim Entwurf eines schnell ansprechenden Motors sollte ein Stator verwendet werden, der eine hohe magnetische Feldstärke aufweist. Ferner sollte der Rotor für optimale Ergebnisse eine kleine Induktivität und einen geringen ohm* se he η Widerstand im Ankerkreis, eine große magnetische Masse für den Kern des Rotors und eine möglichst kleine Welle innerhalb des Kerns besitzen. Ein Maß für dieses letzte Merk aal ist das Verhältnis der axialen Kernlänge zum Wellendurchmesser (innerhalb des Kernes). Bisher waren Verhältnisse über 17 : 1 besondere schwierig zu erhalten gewesen, insbesondere wo die Anordnung schnell auf Drehzahlen weit über 25OO U/min beschleunigt werden mußte. Unter diesen Bedingungen neigen wellen mit einem kleinen

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Querschnitt dazu, sich zu verbiegen und der bewegbare Teil wird hohen B< triebsbeanspruchungen unterworfen. Darüber hinaus bestand bei bekannten Motoren ständig ein Problem darin, die Wärme auf wirksame Weise von dem Rotor abzuführen, insbesondere wenn der Motor bei hohen Temperaturen, beispielsweise bei Motorinnentemperaturen von 100 C, arbeitet.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte dynamoelektrische Maschine mit einem Stator zu schäften, der eine große magnetische Feldstärke aufweist. Ferner soll diese dynamoelektrische Maschine einen Rotor mit einer kleinen Trägheit und ungewöhnlich niedrige Trägheits- und induktive Zeitkonstanten besitzen.

Diese Aufgaben werden bei einer Gleichstrommaschine mit einem Stator einschließlich eines Mantelgehäuses und mindestens zwei Magnetpolen, die eine Bohrung für einen Rotor bilden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß .jeder Pol mindestens zwei Permanentmagnete, die an dem Mantelgehäuse angebracht sind, und ein Polstück aufweist, das an jedem der Permanentmagnete befestigt ist, wobei die Magnete und die Polstücke axial zum Mantelgehäuse verlaufen und die Polstücke in Querrichtung durch einen Zwischenraum getrennt sind, in dem ein Leiter angeordnet ist.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen von zwei Ausführungsbeispielen näher erläute ft.

Figur 1 ist eine teilweise im Schnitt und teilweise aufgebrochen dargestellte Seitenansicht einer Gleichstrommaschine mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Figur 2 ist eine Stirnansicht der in Figur 1 gezeigten !faschine, in der die Leitbleche, die Stirnteile und der Rotor entfernt ist.

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Figur 3 ist eine der Figur 2 ähnliche Darstellung und zeigt eine Maschine mit drei Permanentmagneten pro Pol.

Figur 4 ist eine Darstellung der in Figur 2 gezeigten Maschine mit den Leitblechen und dem Rotor.

Figur 5 zeigt den Kern des Rotors der Maschine gemäß Figur 1.

Figur 6 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht

eines vollständigen Rotors der Maschine gemäß Figur

" Figur 7 zeigt Drehzahl-Drehmoment- und St rom-Drehmoment-Kurve η

für eine Maschine, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist. .

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer verbesserten zweipoligen Gleichstrommaschine hoher Leistungsfähigkeit dargestellt, die für Applikationen geeignet ist, ip denen ein schnelles Ansprechen gefordert wird, wie dies z.B. bei Bandtransporten mit einer Antriebsrolle, plattenspeichern, Schnelldruckern, Kartensortierern und anderen peripheren Computergeräten der Fall ist. In der dargestellten Ausführungsform enthält die dynamoelektrische Maschine einen Stator 10 und einen Rotor 11. Der Stator 10 weist ein axial verlaufendes Außenjoch mit einem Mantelgehäuse 12 aus Metall und einen Ringkörper aus magnetischem Material auf, wie z.B. magnetische lamellenartige Schichten, an dem vier axial verlaufende Permanentmagnete 13 durch Klebung befestigt sind. An den Magneten 13 sind axial verlaufende Polstücke 14 angeklebt und erstrecken sich von den Magneten nach innen. Die Polstücke 14 weisen bogenförmige Innenflächen 15 auf, welche eine Bohrung bilden, in der der Rotor 11 angeordnet wird.

An gegenüberliegenden Enden des Mantelgehäuses 12 sind beispielsweise durch Schrauben 18 und 19 mit ihren zugehörigen Muttern 20 und 21 Endstücke bzw. Lagerschilde 16 und 17 .

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befestigt. In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsforra verlaufen die Schrauben 18 und 19 zwischen den Magneten 13 eines Poles durch den Innenraum des Motors hindurch, da das Mantelgehäuse 12 zu dünn ist, um eine mit Gewinde versehene Schraube aufzunehmen. In größeren, erfindungsgemäß aufgebauten Motoren ist das Mantelgehäuse viel dicker und die Endstücke können dann mittels Schrauben an dem Mantelgehäuse befestigt werden, die in das Mantelgehäuse selbst hineinragen. Die Schraube 18 verläuft an einem Ende der Magnete 13 weiterhin durch ein nicht-magnetisches Leitblech 22, das beispielsweise aus Aluminium bestehen kann, und eine Gummidichtung 23 hindurch. Das Blech 22 und die Gummidichtung 23 haben die Aufgabe, einen Luftstrom zwischen den Magneten 13 eines Poles abzusperren. Hierauf wird im folgenden noch näher eingegangen. Auf ähnliche Weise erstreckt sich die Schraube 19 durch ein nicht-magnetisches Blech 24 und eine Gummidichtung 25. Die Schrauben 18 und 19 sind auf entsprechende Weise von Federn umgeben, um die Bleche 22 und 24 in ihrer Lage zu halten. In größeren Motoren, in denen die Endteile durch Schrauben an einem Mantelgehäuse befestigt sind, die in dieses eingeschraubt sind, können die Bleche 22 und 24 festgeklebt sein. Aber in einer Maschine wie der in Figur 1 dargestellten Art verlaufen die Schrauben 18 und 19 durch den magnetischen Teil der Maschine hindurch und beeinflussen diesen. Deshalb müssen die Schrauben 18 und 19 auf dem Maschinenumfang verstellbar sein, um die magnetisch neutralen Abschnitte der Maschine zu justieren.

Die Endteile 16 und 17 weisen Lager 27 auf, um den Rotor 11 bezüglich des Stators 10 drehbar zu haltern. Der Rotor 11 weist einen Kommutator 28 auf, der mit nicht dargestellten Bürsten in Kontakt steht, wobei in bekannter Weise für jeden Pol der Maschine eine Bürste vorgesehen ist. Das Endstück 16 weist Öffnungen 29 auf, durch die eine Kühlströmung für die Maschine eintritt, und das Endteil 17 besitzt einen Auslaß 30, durch den die Kühlströmung wieder austritt. Mit dem Auslaß

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kann ein Gebläse oder eine Pumpe in Verbindung stehen, um eine kontinuierliche Strömung des Kühlmediums durch die Maschine hindurch sicherzustellen.

Die Einzelheiten des Stators 10 werden aus Figur 2 deutlicher, die eine Stirnansicht der in Figur 1 dargestellten Maschine ist, wobei die Endteile^ die Bleche und der Rotor entfernt sind. Aus Figur 2 ist ersichtlich, daß die Magnete 13 bogenförmige Oberflächen 31 aufweisen, die durch Klebung mit dem Mantelgehäuse 12 verbunden sind. Die Polstücke 14 sind an die Magnete 13 angeklebt und ragen von diesen nach innen, um * zwei Magnetpole zu bilden,, die allgemein durch die Bezugszahlen 32 und 33 bezeichnet sind. Eine gemäß dieser Erfindung aufgebaute dynamoelektrische Maschine kann mehr als zwei Pole aufweisen, aber zwei Pole stellen ein Minimum dar. Es sei darauf hingewiesen, daß die zwei Polstücke 14, die zur Bildung eines Magnetpoles 32 zusammenwirken, durch einen querverlaufenden Zwischenraum 34 getrennt sind, in dem ein Leiter 35 angeordnet ist. Auf ähnliche Weise sind die Polstücke 14, die zur Bildung eines Magoetpoles 33 zusammenwirken, durch einen querverlaufenden Raum 36 getrennt, in dem ein Leiter angeordnet ist. Eine derartige Trennung der Polstücke, welche einen Magnetpol bilden,, dient dazu, dem querverlaufenden Magnetfluß durch die Polstücke des gleichen Poles einen Widerstand entgegenzusetzen, wodurch die induktive zeitkonstante der Maschine herabgesetzt wird, so daß eine schnellere Beschleunigung gestattet ist.

Die Anordnung der Leiter 35 und 37 in den Zwischenräumen 34 bzw. 36 bringt zahlreiche Vorteile. Erstens wird der Zusammenbau erleichtert, da die Leiter 35 und 37 als Abstandshalter wirken, um die Polstücke 14 während des Zusammenbauens auseinanderzuhalten und sie verbleiben auch nach dem Zusammenbau in ihrer Lage. Zweitens werden die Leiter 35 und 37 &n beiden Enden des Stators durch Leitsrringe 38 verbunden,, die auf geeignete Weise, beispielsweise durch Verlöten, an den

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Leitern 35 und 37 angebracht sind. Die Leiter 35 und 37 und die Leiterringe 38 bilden eine einzige, kurzgeschlossene Käfig wicklung. Während des Betriebes induziert diese Wicklung Ströme, die zu aus Änderungen des Ankerstromes resultierenden FfIdänderungen entgegengesetzt sind, ohne daß der Ankerwiderstand erhöht wird. Diese Wicklung zielt somit darauf ab, die Ankerinduktivität bis nahe der Selbstinduktivität in Luft herabzusetzen und sie verbessert die lineare Beschleunigung und die Komrau tie rungseigenschaf ten für die Maschine. Schließlich wirken dir Leiter 35 und 37 als zusätzliche magnetische AbschInnungen, um den magnetischen Widerstand (Reluktanz) gegenüber einem Querfluß zwischen den Polstücken eines Poles zu vergrößern.

In Figur 2 weist das Mantelgehäuse 12 zwei nicht-magnetise he Einsätze 39 und 40 auf, die in der Mitte der Magnetpole 32 bzw. 33 angeordnet sind. Diese nicht-magnetischen Einsätze vergrößern die Reluktanz gegenüber einem magnet is ie renden Fluß, der zwischen den Magn- > Bines Poles über das Mantelgehäuse 12 zu fließen versucht. Dies dient zur weiteren Herabsetzung der induktiven Zeitkonstante der Maschine.

Figur 3 zeigt einen Stator für eine Maschine, in der drei Permanentmagnete pro Pol vorgesehen sind. Hier sind an einem Mantelgehäuse 41 sechs Permanentmagnete 42 durch Klebung befestigt, an denen wiederum Polstücke 43 angeklebt sind, um zwei Magnetpole zu bilden, die allgemein mit den Bezugszahlen 44 und 45 bezeichnet sind. Die Polstücke 43, welche den Magnet pol 44 bilden, sind durch Zwischenräume 46 gegeneinander abgetrennt, in denen Leiter 47 angeordnet sind. Auf ähnliche Weise sind die Polstücke 43, welche den Magnetpol 45 bilden, durch Zwischenräume 48 gegeneinander abgetrennt, in denen sich Leiter 49 befinden. Wie bei einer Maschine mit zwei Magneten pro Pol, dienen die Zwischenräume 46 und 48 dazu, dem Querfluß zwischen den Polstücken eines Poles einen widerstand entgegenzusetzen, um dadurch die induktive Zeitkonstante der

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Maschine zu verkleinern. Die Leiter 47 und 49 dienen als räumliche Abstandshalter, um die Polstücke während des Zusammenbaues auseinanderzuhalten. Weiterhin dienen sie als zusätzliche Abschirmungen, um die Reluktanz gegenüber einem Querfluß zwischen den Polstücken eines Poles zu vergrößern. An den Leitern 47 und 49 sind auf geeignete Weise Leiterringe (ein Ring an jedem Ende des Mantelgehäuses 41) angebracht, was beispielsweise durch Verlöten geschehen kann, um für eine gute elektrische Verbindung zu sorgen und um eine kurzgeschlossene Käfigwicklung auszubilden. Während des Betriebes induziert diese Wicklung Ströme, die zu FeIdänderungen, die infolge von Änderungen des Ankerstromes auftreten, entgegengesetzt sind, ohne daß der Ankerwiderstand vergrößert wird. Wiederum zielt diese Wicklung darauf ab, die Anker induktivität bis nahe der Selbstinduktivität in Luft herabzusetzen, und sie verbessert die lineare Beschleunigung und die Kommutierungscharakteristiken der Maschine. Wie im Falle der Maschine mit zwei Magnetpolen pro Pol, weist das Joch gemäß Figur 3 nicht-magnetische Einsätze 51 und 52 auf, die mit den Polen 44 und 45 ausgerichtet sind und die Aufgabe haben, dem Querfluß Widerstand entgegenzusetzen, der zwischen den Magneten eines Poles über das Joch zu fließen versucht. Um den magnetischen Leitwert des Joches möglichst groß zu machen und dennoch die gewünschte hohe Reluktanz des Jochkreises beizubehalten, können die Einsätze mit einem im allgemeinen keilförmigen Querschnitt versehen sein, wie es in Figur 3 dargestellt ist. Darüber hinaus kann .für diejenigen Fälle, in denen das Mantelgehäuse als ein Teil des Jochkreises verwendet wird, ein maximaler Vorteil durch die Verwendung dieser Einsätze dadurch erzielt werden, daß die Einsätze in der dargestellten Weise vollständig durch das Mantelgehäuse hindurchführen.

In Figur 4 ist der Stator gemäß Figur 2 mit eingebauten Leitblechen dargestellt. In Figur 4 ist der Zwischenraum zwischen den Magneten 13 des Poles 32 mit einem Blech 22 überdeckt, das aus irgendeinem nicht-magnet Ische η Material, wie z.B.*

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Aluminium, hergestellt ist. Auf ähnliche Weise ist der Zwischenraum zwischen den Magneten 13 des Poles 33 mit einem Blech 24 bedeckt, das ebenfalls aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt ist. Wie bereits in verbindung mit Figur dargelegt wurde, sind die Bleche 22 und 24 durch Federn in ihrer Lage gehalten, die in Figur 4 zur klareren Darstellung nicht gezeigt sind. Die bogenförmigen Oberflächen 15 der Polstücke 14 umgeben eine Bohrung, in der der Rotor 11 angeordnet' wird. Zwischen den Magnetpolen 32 und 33 sind zwei Durchlässe 53 und 54 ausgebildet, die mit der Bohrung in Verbindung stehen. An einem Ende des Stators 10 ist ein nicht-magnetisches Blech 55 angeklebt, um den Durchlaß 53 zu versperren, und auf dem entgegengesetzten Ende des Stators 10 ist zur Versperrung des Durchlasses 54 ein nicht-magnetisches Blech 56 angeklebt. An dem Ende, an dem das Blech 55 angebracht ist, tritt eine Kühlströmung in den Stator 10 ein. Da das Blech 55 den Durchlaß 53 versperrt und der Durchlaß zwischen den Magneten 13 der Pole 32 und 33 durch die Bleche 22 und 24 verschlossen sind, tritt die Kühlströmung in den Durchlaß 54 ein. Da der Durchlaß 54 auf dem entgegengesetzten Ende des Stators 10 versperrt ist, muß das Kühlmedium über und um den in der Bohrung angeordneten Rotor 11 herum strömen, um aus den Durchlaß 53 am entgegengesetzten Ende auszutreten. Somit wirken die Bleche 55 und 56 zusammen, um eine Strömung des Kühlmediums über und um den Rotor 11 herum sicherzustellen, damit für eine ausreichende Abfuhr der darin entwickelten Wärme gesorgt ist. Da ferner der Spalt zwischen dem Rotor 11 und den bogenförmigen Oberflächen 15 sehr klein ist, ist auch die Geschwindigkeit der hindurchtretenden Strömung groß, was zu einer wirksamen Wärmeabfuhr beiträgt. Die Bleche 55 und 56 können aus jedem geeigneten Material hergestellt sein, das den Magnetfluß des Stators 10 nicht nachteilig beeinflußt. In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung sind diese Bleche aus Aluminium hergestellt. Das Kühlmedium kann irgendein geeignetes Gas oder eine Flüssigkeit sein, wobei sich aber Luft für die meisten Anwendungsfälle als zufrieden stellend herausgestellt hat;

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Es wird nun der Rotor 11 näher erläutert, von dem in Figur ein mittlerer Magnetkern 57 dargestellt ist. Dieser Magnetkern 57 ist aus einer Anzahl ähnlich geformter Lamellen 58 hergestellt, die durch ein gehärtetes, zwischen die Lamellen eingefügtes, klebendes Binde- bzw. Isoliermaterial 59 zu einem Stapel bzw. einer Schichtung zusammengefügt sind. Dieses Material kann beispielsweise ein Epoxidharz-Kleber der Reihe A-701 sein, das von der Armstrong Products Company, Inc. of Warsaw, Indiana, erhältlich ist, und das in zwei Stunden bei 175°C (35O°F) ausgehärtet wurde.'Es sei an dieser Stelle darauf W hingewiesen, daß durch den Kern 57 keine Mittelwelle hindurchführt, sondern daß dieser Kern selbst als Welle dient. Um eine noch festere Struktur zu erzielen, können die Lamellen mit einer nicht-planaren Form versehen sein. In der in Figur gezeigten Darstellung der Erfindung sind die Lamellen 58 kegelförmig. Diese konus- bzw. kegelförmigen Lamellen sorgen für eine große für die Klebung zur Verfügung stehende Befestigungsfläche zwischen den einzelnen Lamellen, so daß der Kern 57 im zusammengebauten Zustand eine feste einheitliche Struktur ist. Die kegelförmigen Lamellen stellen weiterhin sicher, daß die Klebe verbindungen bei B ie ge be ans ρ rue hunge η auf Scherung beansprucht sind anstatt auf Zugspannungen.

Da alle Lamellen 58 konus- oder kegelförmig sind, weist der zusammengesetzte Kern 57 an seinem einen Ende eine zugespitzte (male) kegelförmige Oberfläche 60 und an seinem entgegengesetzten Ende eine geöffnete (female) kegelförmige Oberfläche 61 auf. An der'Oberfläche 60 ist durch eine Klebschicht 64 eine Zapfenwelle 62 angeklebt, die eine komplementäre oder geöffnete kegelförmige Oberfläche 63 aufweist. Auf ähnliche Weise ist eine Zapfenwelle 65 mit einer komplementären oder zugespitzten kegelförmigen Oberfläche 66 mittels einer Klebschicht 67 an der geöffneten kegelförmigen Oberfläche 61 angeklebt. Eine derartige Anordnung sorgt für eine feste Konstruktion, die den Kern 57 zwischen den komplementären Oberflächen 63 und 66 der Zapfe^wsllen 62 und 65 einschließt. Da

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keine getrennte Welle durch die Mitte des Kernes hindurchführt, wird für einen gegebenen Durchmesser des Rotors 11 ein maximaler magnetischer Querschnitt erzielt, so daß ein minimales Trägheitsmoment des Rotors 11 entsteht. In einer dynamoelektrischen Maschine mit dieser Konstruktion sind extrem hohe Verhältnisse von Drehmoment zu Trägheitsmoment in der

Größenordnung von 700 OOO Radian/sek erzielt worden.

In Figur 6 ist eine Seitenansicht eines teilweise aufgeschnitten gezeigten vollständigen Rotors 11 dargestellt. Hier ist die Außenfläche des Magnetkernes 57 mit einer relativ dünnen, gehärteten Schicht 68 aus klebendem Isoliermaterial bedeckt. Diese'Schicht 68 um den Magnetkern 57 herum erstreckt sich auch über die Außenflächen der Zapfenwellen 62 und 65, wie es in Figur 6 dargestellt ist. Die Schicht 68 kann beispielsweise aus einem synthetischen Polyesterharz gebildet werden, wie sie in dem US Patent 2 936 296 beschrieben ist. Die Schicht 68 dient zur Isolierung des Magnetkernes 57 und der Zapfenwelle 62 und 65. Schichten mit einer radialen Dicke in der Größenordnung von 0,075 ^n (3 mils) haben sich in der Praxis für diesen Zweck als zufriedehstellend herausgestellt.

In der in Figur 6 dargestellten Ausführungsform sind die Ankerwicklungen 69 auf die Oberfläche gewickelt, d.h. sie sind auf der Schicht 68 direkt über dem Magnetkern 57, in radialer Richtung über seine Außenfläche hinaus, angeordnet. Jede dieser Ankerwicklungen 69 kann beispielsweise zwei windungen elektrischer Leiter mit einem anhaftenden Isolierüberzug enthalten, wie z.B. Magnetdraht. Wie es in der Technik allgemein bekannt ist, ist jede der Ankerwicklungen 69 für eine zweipolige Maschine derart gewickelt, daß sie einen Winkel von 180 elektrischen Graden einschließen und sie sind mit Segmenten 70 eines Kommutators 28 verbunden. Zweckmäßige Verbindungsanordnungen sind bekannt und brauchen an dieser Stelle nicht näher erläutert zu werden. Über die Ankerwicklungen 69 können Windungen 71 einer Glasfiberbandage oder Garn (das beispielsweise einen Durchmesser -/an 0,04 mm hat) gewickelt

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werden und ein dünner Überzug 72 aus Isoliermaterial, wie z.B. Permaf il-Lack (der beispielsweise eine radiale Dicke von 0,1 mm aufweisen kann), kann über den Umfang der Ankerwicklungen 69 in die aus vielen Strängen aufgebauten Bandage 71 aufgetragen werden, um die Löcher auszufüllen und diese Komponenten fest in ihrer Lage zu halten. Der Isolierüberzug 72 sollte mit der Isolierschicht 68 verträglich sein, so daß dazwischen eine Verbindung hergestellt wird. Der Überzug 72 sorgt für eine Schutzumhüllung für die Ankerwicklungen 69 und erlaubt ferner eine wirksame Abfuhr der Wärme vom Innenteil des Rotors 11.

Obwohl zwar in diesem Beispiel der Rotor mit zwei Zapfenwellen dargestellt ist, die jeweils in einer Lageranordnung gehaltert sind, ist nur eine Zapfenwelle 62 erforderlich, wenn ein Motor der Art verwendet wird, wie er in dem US Patent 2 522 985 beschrieben ist. Dieses Patent gibt eine Rotorhalterung an, in der der Rotor nur mittels eines einzigen Lagers gehalten ist, das die Rotorwelle nur auf einer Seite des Rotorkernes für eine Drehung unterstützt, so daß eine zweite Zapfenwelle 65 und ihr zugehöriges Lager nicht erforderlich sind.

In Figur 7 sind eine typische Drehzahl-Drehmomentkurve und Strom-Drehmomentkurve für eine e.rf indungsgemäß aufgebaute dynamoelektrische Maschine dargestellt, außer daß die Maschine mit den in Figur 7 dargestellten Kurven keine nicht-magnetischen Einsätze in dem Mantelgehäuse aufwies. Wie aus Figur 7 deutlich wird, sind diese Kurven linear. Bei einer Verwendung für eine typische Compute rappl ika tion lieferte die erfindungsgemäße dynamoelektrische Maschine die folgenden Ergebnisse :

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Einheit

Volt

Amp.

Wert

30

Ankernennspannung

Ankernennstrom

(Motor vollständig gekapselt)

Ankernennstrom

(Kühlluftströmung 142 dm³/min.)

Leerlauf drehzahl

Ohmscher Ankerwiderstand bei 25°C Ankerinduktivität

Ankerträgheitsmoment

spez. Drehmoment

Anzugsmomentträgheit

spez. Fluß

Induktive zeitkonstante Träghe itsze itkonstante max. zul. Drehzahl

Aus diesen Ergebnissen wird deutlich, daß die erfindungsgemäß aufgebaute dynamoelektrische Maschine eine hohe Leistungsfähigkeit besitzt, schnell anspricht und kleine Trägheits- und induktive zeitkonstanten aufweist.

Amp.	15,5
U/min.	3700
Ohm	0,53
	300
O,072 cmkp/Amp.	0,0018
0,072 cmkp/Amp.	10,8
rad/sec	340 000
Volt see./rad	0,077
m sec .	0,60
m sec .	1,3
U/iain.	8000

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Claims

Ansprüche

( 1.) Gleichstrommaschine mit einem Stator einschließlich eines Mantelgehäuses und mindestens zwei Magnetpolen, die eine Bohrung für einen Rotor bilden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Pol (32, 33) mindestens zwei Permanentmagnete (13), die an dem Mantelgehäuse (12) angebracht sind, und ein Polstück (14) aufweist, das an jedem der Permanentmagnete (13) befestigt ist, wobei die Magnete (13) und die Polstücke (14) axial zum Mantelgehäuse (12) verlaufen und die Polstücke (14) in Querrichtung durch einen Zwischenraum (34, 36) getrennt sind, in dem ein Leiter (35, 37) angeordnet ist.
2. Gleichstrommaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Mantelgehäuse (12) zahlreiche, der Polzahl entsprechende nicht-magnetische Einsätze (39, 40) vorgesehen sind, die axial zu dem Mantelgehäuse (12) verlaufen und in dem Mantelgehäuse (12) diagonal auf der Mittellinie der Pole (13) angeordnet sind.
3. Gleichstrommaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (35, 37) unter Bildung einer Käfigwicklung in dem Stator (10) miteinander verbunden sind.
4. Gleichstrommaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (11) einen Magnetkern (57), Wellen (62, 65), die an entgegengesetzten Enden des Kernes (57) angebracht sind, einen Kommutator (70) und zahlreiche Ankerwicklungen (69) aufweist, die auf den Kern (57) gewickelt und mit dem Kommutator (70) verbunden sind.

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5. Gleichstrommaschine nach Anspruch 4, dadurch g e kennze lehne t , daß der Magnetkern (57) zahlreiche Lamellen (58) aufweist, die dux'ch ein interlaminares Klebemittel miteinander verbunden sind, und ein oder zwei Zapfenwellen (62, 65) vorgesehen sind, die für ein Zusammenpassen mit jedem Ende des Kernes (57) komplementäre Oberflächen (63, 66) aufweisen.
6. Gleichstrommaschine nach Anspruch 5, dadurch, gekenn ζ -e i c h η e t , in denen die Lamellen (58) und die komplementären Oberflächen (63, 66) nicht-planar sind.
7. Gleichstrommaschine nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e η η ζ e ic h-n e t , daß die Lamellen (58) und die komplementären Oberflächen (63, 66) kegelförmig sind.

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