DE2143752B2

DE2143752B2 - Kollektorloser Gleichstrommotor mit einem axialen Luftspalt

Info

Publication number: DE2143752B2
Application number: DE2143752A
Authority: DE
Inventors: Werner 7742 St Georgen Heinzmann; Alfred Dipl.-Ing. 7742 St Georgen Merkle; Fritz 7746 Hornberg Schmieder
Original assignee: Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 1971-09-01
Filing date: 1971-09-01
Publication date: 1980-02-07
Also published as: US3845339A; FR2150971B1; GB1407431A; JPS4833306A; HU165419B; FR2150971A1; DE2143752A1; DE2143752C3; GB1407432A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen kollektorlosen 2s Gleichstrommotor mit einem axialen Luftspalt, insbesondere zum direkten Antrieb von Tonträgern, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher kollektorloser Gleichstrommotor mit einem axialen Luftspalt, insbesondere zum direkten Antrieb von Tonträgern, ist aus der DE-OS 19 07 822 bekannt Dort ist vorgesehen, eine Scheibenwicklung mittels eines Justierringes auf einem zentralen Formteil axial einzustellen. Das ist jedoch nur vor der Montage des Motors möglich und damit schon für jede Art von Fertigung sehr nachteilig. Bei einer solchen scheibenförmigen Wicklung, die freitragend im Luftspalt sich befindet, muß eine Sicherheit gegen Streifen an den sehr nahen Rotorteilen über die ganze Lebensdauer garantiert werden, weshalb eine möglichst gute Senkrecht-Lage zur Rotorachse langzeitig sichergestellt werden soll, ohne daß der Luftspalt zusätzlich vergrößert werden muß. Die Erfüllung dieser Forderung ist insbesondere bei einer Wicklung mit mehreren Spulen nicht einfach. Der bekannte Motor mit zweipoligem Rotor stützt auch die magnetischen Rückschlußteile bei aufwendiger Zentrierung über besondere Glieder an einem Plattenteller ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem kollektorlosen Gleichstrommotor der eingangs genannten Art bei geringer Drehzahl und doch möglichst gleichförmigem Drehmoment (was eine große Spulenzahl bedeutet) und bei guter Lagerung trotzdem eine vereinfachte Herstellung, vorteilhafte Montage und Justierung bei relativ kleinem Luftspalt zu erreichen. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Die Erfindung wird in der Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gesehen.

Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung wird die Position der gesamten Statorwicklung im Luftspalt dadurch eingestellt, daß der Rotor insgesamt axial zu dieser starr fixierten ebenen Statorwicklung eingestellt, d. h. verschoben wird. Das ist gerade im Hinblick auf eine Serienfertigung eine wesentlich vorteilhaftere es Konstruktion, weii räch dem vollständigen Zusammenbau auf bequeme Weise die Position des Statorkörpers im Luftspalt eingestellt werden kann. Das Tragglied ist profiliert derart ausgebildet, daß die einzelnen Scheibenspulen eingelassen werden können, selbst im Falle einer Zweischichtwicklung derart von zwei Seiten :n Vertiefungen einlegbar sind, daß die axiale Stärke dieses scheibenartigen Traggliedes trotzdem nicht größer ist als die axiale Dicke zweier einzelner Scheibenspulen. Die gediegene Lagerung des Scheibenrotors im hohlen Formstück ergibt in Verbindung mit dem von außen am fertigen Motor nachträglich justierbaren Axiallager eine auch bei hochwertigen akustischen Geräten voll befriedigende Lösung.

Die DE-PS 11 46 576 zeigt eine elektrische Axialluftspaltmaschine mit einem scheibenförmigen Rotor, dessen Rückschlußscheibe an ihrem Außenrand abgestützt ist und der keine axiale Justierbarkeit aufweist

Aus der DE-OS 15 63 418 ist ein kollektorloser Gleichstrommotor mit symmetrisch aufgebautem Rotor bekannt Die Rotorwelle ist in den Schalen des Motorgehäuses gelagert, zwischen denen die eisenlose Scheibenwicklung von außen eingespannt ist

Aus der DE-OS 16 38 216 i· ein bürstenloser Gleichstrommotor der Außeniäuferbai· :rt bekannt, der als Tonwellenmotor Verwendung findet Dabei ist die Rotorwelle in einem zentralen hohlen Formstück gelagert welches auch an seinem oberen Ende ein eingesetztes Sinterlager mit Anlauflagerfläche aufweist. Der glockenartige Rotorkörper weist bei zylindrischem Luftspalt keine Rückschlußscheibe auf.

Ebenso zeigt die GB-PS 3 66 943 bei zylindrischem Luftspalt keine Axiallager- oder Luftsfyalteinstellung.

Die GB-PS 9 46 935 weist eine zentral gehaltene Scheibenwicklung in einem ebenen Spalt zwischen geblechten Rückschlußscheiben, die von einem ebenen Kurzschlußkäfig durchsetzt sind, auf. Deren Lagerung geschieht zwar in einem zentralen Formteil, ist aber für Tonantriebe unzulänglich.

Aus der DE-PS 5 98 788 ist ein Elektromotor bekannt. bei dem die als Scheibenwicklung ausgebildete Wicklung am Plattenteller eines Plattenspielers befestigt oder mit diesem verbunden ist und sich mit diesem dreht, wobei das Eisen des Plattentellers gleichzeitig aucn als magnetischer Rückschluß dient Die Ankerwicklung muß über einen Kollektor gespeist werden. Die Lagerung erweist sich außerdem als schwierig, da die Lagerung nur frei rollende Kugeln zeigt, die sehr große Toleranzen bedeuten.

Die DE-PS 5 51 177 zeigt einen Elektromotor mit einem zentralen hohlen Formteil mit Sackloch, in dem die Welle des glockenförmigen Rotors auf einer Kugel auf Anschlag läuft

Gegenüber diesen vorbekannten Lösungen bedeutet die Erfindung eine relativ einfache, langlebige, fortschrittliche Lösung irr Sinne der Aufgabe. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Dauermagnete in Form eines durchgehenden Magnetrings mit abwechsjlnder axialer Polarisierur.g ausgebildet und ist der Magnetring als vorzugsgerichtetei keramischer Ringmagnet vorgesehen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand dtr in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen kollektorlosen Gleichstrommotors,

Fig. ta als Teilvariante dazu ein einstellbares

Axiallager,

F i g. 2 einen Schnitt, gesehen längs der Linie 2-2 der Fig. 1, wobei der Übersichtlichkeit wegen nur die Wicklung und ihre Tragteile dargestellt sind.

F i g. 3 einen Schnitt, gesehen längs der Linie 3-3 der Fig. 2,

F i g. 4 eine Draufsicht auf das Teil nach F i g. 2, wobei die Scheibenwicklungen der oberen Lage vollständig und diejenigen der unteren Lage zum größten Teil entfernt sind,

F i g. 5 einen Schnitt, gesehen längs der Linie 5-5 der Fig. 4,

F i g. 6 einen Schnitt, gesehen längs der Linie 6-6 der Fig. 4,

F i g. 7 einen Schnitt, gesehen längs der Linie 7-7 der Fig. 4,

F i g. 8 einen Schnitt, gesehen längs der Linie 8-8 der Fig. 4.

Fig. 9 einen Längsschnitt durch ein zweites Austührungsbeispiel des erfindungsgemäßen kollektorlosen Gleichstrommotors,

Fig. IO ein Schaltbild, das die Schaltung der Scheibenwicklung einer Lage des Stators zeigt.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines in seiner Gesamtheit mit 16 bezeichneten erfindungsgemäßen kollektorlosen Gleichstrommotors. Dieser hat ein stationäres hohles Formstück 17 mit einem Lagertragrohr 18 und seitlichen Tragarmen 19. die an ihren Enden Bohrungen 20 zur Befestigung an einem Gerät, z. B. am Chassis eines Plattenspielers, aufweisen.

Im Lagertragrohr 18 ist eine Messingbuchse 21 eingegossen, und in dieser Buchse 21 ist eine Welle 23 gelagert, deren unteres Ende mit einer Abrundung 24 versehen ist, die auf einer als Axiallager dienenden Kunststoffplatte 28 aufliegt, welche ihrerseits in einer Ausnehmung 29 eines Deckelteils 30 auf einer Gummiplatte 31 aufliegt (Lager 160). Im Deckelteil 30 kann vorteilhafterweise in axialer Richtung ein Stopfen 30' mittels Schraubgewinde justiert sein, in welchem die Kunststoffplatte 28 und die Gummiplatte 31 eingelassen sind, wie die kleine zur F i g. 1 gehörige Detailzeichnung Fig. la zeigt. Damit ist auf einfache Weise der Rotor gegenüber dem Stator axial verschiebbar und einstellbar.

Dieses Axiallager als Ganzes wird mit 100 beziffert. Das Deckelteil 30 dient als unterer Abschluß einer Ausnehmung 32 des Formstücks 17 und ist mittels Schrauben 33 an letzterem befestigt. Innerhalb der Ausnehmung 32 ist auf der Welle 23 ein Zahnrad 34 aus Kunststoff befestigt, das durch eine seitliche öffnung 35 der Ausnehmung 32 hindurch mit einem nicht dargestellten anderen Zahnrad kämmen kann, z. B. bei einem Plattenspieler mit der Mechanik für den Plattenwechsler oder dem Tonarm. Eine Scheibe 36, die als axiales Hilfslager dient, ist zwischen der Oberseite des Zahnrades 34 und der Unterseite des Lagertragrohres 18 angeordnet. Auf das obere Ende der Welle 23 ist eine Stahlbuchse 40 aufgepreßt, die an ihrem Umfang nutenartige Vertiefungen 41 aufweist, in denen ein etwa glockenförmiges Aluminiumgußteil 42 verankert ist. In das Gußteit 42 ist eine Weicheisenscheibe 43 eingegossen. Gegebenenfalls kann diese Weicheisenscheibe 43 auch in geeigneter Weise lamelliert sein, z. B. durch spiralförmiges Aufwickeln eines langen schmalen Blechstreifens. Die Weicheisenscheibe 43 erfüllt zwei Funktionen: erstens dient sie als magnetischer Rückschluß und zweitens dazu, das Durchgreifen eines vom Motor stammenden Streufeldes nach der Oberseite der Weicheisenscheibe 43 so gering wie möglich zu halten, um z. B. bei einem Plattenspieler mit einem magnetischen Tonabnehmersystem Brummstörungen zu vermeiden.

Auf der Weicheisenscheibe 43 ist ein Magnetring 44 aus einem in axialer Richtung vorzugsgerichteten keramischen Magnetwerkstoff aufgeklebt. Unter »vorzugsgerichtet« versteht man, daß der Magnet schon während seiner Herstellung, d. h. beim Pressen, einem

ίο hohen Magnetfeld ausgesetzt wurde, so daß sich in dessen Vorzugsrichtung, hier in axialer Richtung, besonders gute magnetische Eigenschaften, insbesondere eine sehr hohe Koerzitivkraft, ergeben. Der durchgehende Magnetring ist axial abwechselnd entgegengesetzt polarisiert, also z. B. Nord-Süd, Süd-Nord. Nord-Süd usw. In F i g. 1 ist diese schematisch durch die Buchstaben N-S angedeutet. Der dargestellte Magnetring weist insgesamt acht solcher verschieden gerichteter Dauermagnete auf, die gleichmäßig auf ihm verteilt sind.

Der Magnetring 44 ist mittels einer magnetisierbaren. bis zur Aushärtung plastischen Klebstoffschicht auf der Weicheisenscheibe 43 befestigt. Hierzu enthält der Klebstoff zweckmäßig Eisenpulver in ausreichender Menge, so daß er eine teigartige Masse bildet. Hierdurch läßt sich bei der Fertigung erreichen, daß der Magnetring 44 überall gleich weit von der Weicheisenscheibe 43 absteht, so daß ein nachfolgender teurer Schleifvorgang entfällt. Der nach unten ragende Rand

3n 46 des Aluminiumgußteils 42 weist zum Auswuchten dienende Bohrungen 47 auf. Ferner ist ganz unten an ihm eine Schulter 48 vorgesehen, gegen die eine als magnetischer Rückschluß dienende Weicheisenscheibe 49 anliegt, die durch die Kraft des Magnetringes 44 nach oben gezogen wird. Beim dargestellten, etwa im Maßstab 1 :1 gezeichneten Motor 16 beträgt diese Kraft immerhin 3,5 kp. Zum Halten der Weicheisenscheibe 49 bei der Montage sind deshalb im Rand 46 mehrere seitliche Montageöffnungen 53 vorgesehen, um die Weicheisenscheibe 49 sanft auf die Schulter 48 aufsetzen zu können und um sie gegebenenfalls zur Reparatur abnehmen zu können. Die Weicheisenscheibe 49 kann ebenfalls lamelliert sein. Zum Beispiel kann sie aus einem langen Blechstreifen gewickelt sein. Die Weicheisenscheibe 49 dreht sich im Betrieb zusammen mit dem Rotor 54, da sie an der Schulter 48 abgestützt ist und mit dieser in Reibverbindung steht. Die Kraft des Magnetrings 44 wirkt also η i c h t auf das Axiallager 100 (oder im Fall der F i g. 9 200). Letzteres hat vielmehr nur

so das Gewicht des Rotors 54, der Weicheisensch»*ibe 49 und gegebenenfalls von Zusatzteilen zu tragen, die auf dem Rotor 54 aufliegen. Gegenüber bekannten Konstruktionen stellt dies einen wesentlichen Vorteil dar.
Der Stator 55 ist mit seinem Innenumfang 56 auf die Außenseite des Lagertragrohres 18 aufgepreßt Er kann auch auf das Lagertragrohr 18 aufgeklebt sein. Er nimmt auch die scheibenförmige Wicklung 50 auf.

F i g. 4 zeigt das Tragglied 57 des Stators vor seinem Einbau. Es ist freitragend und ist in seiner Gesamtheit als Formstück aus einem Kunststoff mit amorpher Struktur gespritzt, so daß es auch nach längerem Gebrauch seine Form beibehält Wie besonders aus F i g. 4 hervorgeht, ist es nach Art eines Speichenrades aufgebaut, wobei die radialen Speichen zur Aufnahme

es einer Zweischicht-Wicklung als Stege 58 bis 58"" ausgebildet sind, die abwechselnd in einer von zwei Ebenen liegen, wie das besonders gut aus Fig.7 hervorgeht, die von links nach rechts die Stege 58', 58",

58"' und 58"" zeigt. Die Stege 58' und 58'" liegen in einer unteren »Ebene« und die Stege 58" und 58"" in einer direkt an diese anschließenden oberen »Ebene«. Die einzelnen Siege 58 haben jeweils auf ihrer der anderen Ebene zugewandten Seite eine dreieckförmige Verbreiterung 59, die in F i g. 7 mit 59' bis 59"" bezeichnet sind. Diese Verbreiterungen 59 dienen zum Aufsv'zen von Scheibenspulen 60, wie das besonders deutlich aus den F i g. 2, 3 und 4 hervorgeht. So ist z. B. auf die Verbreiterung 59' eine Scheibenspule 60' aufgesetzt und auf die Verbreiterung 59'" eine Scheibenspule 60'". Die in vorteilhafterweise vollkommen ebenen Scheibenspulen 60 sind jeweils mit zwei parallelen Drähten gewickelt, und zwar ohne Spulenkörper und aus sogenannten Back-l.ackdrähten, deren Lackierung beim Erhitzen miteinander verklebt wird, so daß man stabile Scheibenspulen 60 erhält. Die Spulen einer Ebene sind jeweils fortlaufend gewickelt, so daß zwischen ύ?τ\ Eiin/cls"'.''?" pinrr F.honp knne .Schaltverbindungen hergestellt werden müssen. Zum Beispiel zeigt Fig. 2 in der Draufsicht die Spulen der oberen Ebene der Zweischicht-Wicklung, die insgesamt zwei Stränge enthalten und in der Weise durchgehend gewickelt sind, wie das Fig. Il schematisch zeigt. Die vier Anschlüsse 61, 62, 63, 64 dieser Spulengruppe sind dabei an entsprechend bezeichnete l.ötpunkte einer mit einer gedruckten Schaltung versehenen Schaltplatte 65 geführt, die mittels einer Schnappverbindung auf dem Tragglied 57 befestigt ist. Diese Schaltplatte 65 überdeckt auch mit ihrem Außeniimfang die inneren Teil« der Spulen 60 der oberen Fbene und hält diese dadurch fest, wie das in F' i g. 2 deutlich zu sehen ist.

Die Spulen 60 der unteren libene sind um 90" elektrisch gegenüber den Spulen 60 der oberen Ebene der Zweischicht-Wicklung versetzt und bieten in der Draufsicht — mit Ausnahme der Schaltplatte 65 — dasselbe Bild wie Fig. 2. In F i g. 4 sind zwei Scheibenspulen 60^vnl und 60^vl der unteren Schicht dargestellt, die auf den entsprechenden Verbreiterungen 59^VI" und 59^VI der Stege der unteren Ebene befestigt sind.

Sämtliche Spulen 60 sind auf das Tragglied 57 aufgeklebt und bilden daher mit diesem zusammen eine formstabile freitragende Anordnung, die sich auch für einen rotierenden Anker gut eignen würde. Die Spulen 60 der unteren Ebene sind in der gleichen Weise zweisträngig und durchlaufend gewickelt, wie diejenigen der oberen Ebene: das Schaltbild nach F i g. 10 gilt analog auch für sie.

Die Stege 58 sind jeweils mit ihren inneren Enden an einem durchgehenden Ring 67 und mit ihren äußeren Enden an einem durchgehenden Ring 68 befestigt; der innere Ring 67 ist, wie z. B. aus F i g. 5 hervorgeht, über radiale Stege 69' und einem Boden 69 mit einem mit drei Längsrippen 71 versehenen Haltering 70 verbunden. Die Längsrippen 71 werden auf die Außenseite des Lagertragrohres 18 aufgepreßt und stellen die Verbindung mit diesem her (Preßsitz). An ihren äußeren Enden gehen die Stege 58 in Erweiterungen 76 über, die der Spulenform angepaßt sind.

Im Boden 69 ist eine Ausnehmung 77 zur Durchführung eines Anschlußkabels 78 vorgesehen, dessen Einzelleiter mit Lötpunkten auf der Schaltplatte 65 verbunden sind.

Auf dem Tragglied 57 sind ferner, um 90 elektrische Grade gegeneinander versetzt, zwei Haiigeneratoren befestigt Der eine Hallgenerator 79 ist auf einer Schaltungsplatte 80 angeordnet und auf der Oberseite einer in der oberen Ebene liegenden Verbreiterung 59a aufgeklebt, welche zu diesem Zweck dünner ausgebildet ist als die anderen Verbreiterungen 59. In entsprechender Weise ist ein identischer Hallgenerator auf die untere S<:ite einer in der unteren Ebene liegenden Verbreiterung 596 aufgeklebt. Die Anschlüsse dieser beiden Haiigeneratoren sind über die Stege 58 zur Schallplatte 65 geführt. Die Steuerung des vorliegenden viersträngigen Motors kann z. B. mittels einer bekann ten Schaltung erfolgen (vgl. ETZ B, Bd. 23 (1971). S. 238). Die Schaltung der Hallgeneratoren und der vier Spulenstriingc ist dort ausführlich dargestellt und braucht deshalb hier nicht wiederholt zu werden. Die erfindungsgemäßc Befestigung der Haiigeneratoren ist außerordentlich einfach und bequem.

Die gegeneinander versetzten Verbreiterungen 59a und 59f» :sur Aufnahme je eines zur Motorsteuerung dienenden Halbleitcrgliedcs, z. B. eines Hallgenerators 79 oder einer magnctfcldabhäneigen Diode, sind vorteilhaflcrwcisc um 90 elektrische Grade oder um (η χ 360° + 90°) elektrische Grade gegeneinander versetzt. Bei der dargestellten 8-poligcn Ausführung (mit insgesamt 16 Einzelpolen) ergeben sich besonders vorteilhafte Verhältnisse, wenn man die Größe η = 2 wählt, weil dann bei z. B. entsprechenden räumlichen Unsymmelrien im Magnetring oder im Rückschluß. /. B. bei exentrischer Bohrung im Magnetring, sich die durch die Feldsdiwankungen ergebenden unterschiedlichen Spulenansteuerströme teilweise, vor allem hinsichtlich ihrer, unerwünschte Momentenschwankungen verursachenden, Wirkungen kompensieren.

Der kollektorlose Gleichstrommotor 16 nach den Fig. 1 bis 8 wird wie folgt zusammengebaut: Zunächst wird die als Rückschluß dienende Weichciscnplattc 49

)5 mit ihrer inneren Ausnehmung 81 auf das Formstück 17 aufgelegt, dann der Stator 55 auf das Lagertragrohr 18 aufgepreßt und sein Anschlußkabel 78 nach unten herausgeführt. Sodann wird die Welle 23 (die bereits mit dem Rotor 54 verbunden ist) von oben in die als Radiallager dienende Messingbuchse 21 eingeführt, wobei die Weicheisenscheibe 49 mittels eines Werkzeu ges zunächst festgehalten wird. Wenn die Abrundung 24 der Welle 23 gegen einen nicht dargestellten Anschlag einer Montagevorrichtung etwa in Höhe der gezeichne ten Kunststoffplatte 28 abgesenkt worden ist, läßt man die Weicheisenscheibe 49 vorsichtig mitteis der Magnetfeldkräfte nach oben zum Anschlag gegen die Schulter 48 hochgehen. Sodann wird das Zahnrad 34 aufgebracht und das Deckelteil 30 aufgesetzt. Der Motor 16 ist dann montiert. Der Stator 55 befindet sich dann im Luftspalt 82 zwischen dem Magnetring 44 und d*r Weicheisenscheibe 49. Die axiale Lage des Traggliedes 57 kann durch Schraubeinstellung des Stopfens 30* nach Fig. la in gewünschter Weise verändert werden.

Wird nun im Stator 55 durch abwechselnde Erregung der einzelnen Spulenstränge ein Drehfeld erzeugt, so dreht sich der Magnetring 44 mit diesem Drehfeld. Durch die große Zahl der bei der erfindungsgemäßen Konstruktion möglichen Pole ergibt sich eine niedrige Drehzahl und damit z. B. die Möglichkeit des Direktantriebs eines Plattentellers ohne Untersetzungsgetriebe, mit allen sich hieraus ergebenden Vorteilen, z. B. dem, daß bei einer bestimmten Drehzahl und erhöhter möglicher Polzahl eine entsprechend höhere Ansteuerfrequenz verwendet werden kann.

Fig.9 zeigt eine Abwandlung des Motors nach den F i g. 1 bis 8. Gleiche oder gleichwirkende Teile, wie

beim ersteren Motor, werden mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, daß. der Stator 55 mit demjenigen nach den P i g. 1 bis 8 völlig identisch

Beim kollektorlosen Gleichstrommotor nach F i g. 9 ist zur Halterung ein hohles Formstück 86 vorgesehen, das in seinem oberen Teil ein Lagertragrohr 87 mit zwei eingesetzten Sinterlagern 88, 89 und einen zwischen ihnen angeordneten ölspeicherfilz 90 aufweist. In seinem unteren Drittel verbreitert sich das Formstück 86 zu einem Einbauflansch 91 mit Gewindelöchern 92. In ein Innengewinde 93 im unteren Teil des Formstücks 86 ist ein Ring 94 ähnlicher Funktion wie der Stopfen 30' in Fig. la eingeschraubt, der eine Blechschale 95 hält, in der eine als Axiallager dienende Kunststoffplatte 96 liegt, gegen die im Betrieb eine in eine zentrische Bohrung der Welle 98 eingesetzte Kugel 97 anläuft,

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ττυι/ci uic TT ein; 30 in UCIi JIIiICi iagci ti ο«? uiiu wry ι auim gelagert ist — Oberhalb der Kugel 97 ist in einer Nut der Welle 98 ein Sprengring 101 befestigt, der als Stütze für einen zwischen ihm und dem Sinterlager 89 liegenden, als zweites Axiallager dienenden Kunststoffring 102 dient Dieses Axiallager wird insgesamt mit 100 bezeichnet

Am oberen Ende der Welle 98 ist über eine aufgepreßte Buchse 104 ein an dieser, z. B. durch Schweißen, befestigter glockenförmiger, aus Weicheisen bestehender Rotorkörper des Rotors 105 befestigt, dessen Rand 106 am unteren Ende eine Schulter 107 aufweist, gegen die die als magnetischer Rückschluß dienende Weicheisenscheibe 49 anliegt welch letztere zwei Gewindelöcher 108, 109 für die Montage aufweisen.

Im glockenförmigen Rotorkörper des Rotors 105 ist der Magnetring 44 in der gleichen Weise durch Kleben befestigt wie das zuvor beschrieben wurde. Zwischen seinem Außenumfang und dem Rand 106 liegt ein beträchtlicher Luftraum HO, um einen Kurzschluß der Einzelmagnete des Magnetrings 44 zu verhindern.

Bei der Montage des Motors nach Fig.9 wird zunächst die Weicheiienscheibe 49 auf den Einbauflansch 91 gelegt und durch Schrauben, die von unten in die Gewindelöcher 108, 109 greifen, in dieser Position befestigt; dann wird der Stator 55 aufgepreßt und sein Anschlußkabel 78 nach unten herausgeführt. Hierauf wird der glockenförmige Rotorkörper des Rotors 105 aufgesetzt, wobei seine Welle 98 in die Sinterlager 88 und 89 eingeführt wird. Der Kun'-'Moffring 102 wird aufgesetzt. Sprengring 101 be ff , und schließlich wird die Blechschale 95 mittels des Gewinderings 94 eingesetzt, wobei mittels des mit einem Innengewinde

to versehenen Rings 94 auch die Größe des gewünschten Luftspalts 82 eingestellt wird. (Vergleiche Stopfen 30' in Fig. la). Dann werden die Schrauben in den Gewindelöchern 108,109 vorsichtig gelöst, worauf die Feldkräftc die Weicheisenscheibe 49 bis zum Anschlag an die Schulter 107 hochziehen. — Die elektrische Wirkungsweise und die Schaltung entspricht der beim Motor r ich den F i g. I bis 8 beschriebenen.

Im Innern des Stators kann das als hohles Formstück ausgebildet Lagcriragrohr mit zwei Sinicrlsgcrr.

M befestigt sein, wobei an dessen Oberseite ein Kunststoffring angeordnet ist, der als Axiallager dient und mit dem einen der beiden Sinterlager zusammenwirkt. Diese Kombination kann natürlich durch Lagerung in Kugellagern ersetzt werden.

Sieht man einen symmetrisch aufgebauten Rotor vor, wobei jeweils ein Magnetring pro Rotorhälfte befestigt ist, und zwar so, daß jeweils ungleichnamige Pole einander gegenüberliegen, erhält man so ein besonders homogenes Feld im Luftspalt und dadurch ein besonders hohes Drehmoment.

Fig. IO zeigt die Schaltung von zwei Strängen der insgesamt viersträngigen Zweischicht-Wicklung, und zwar die Schaltung einer der beiden Schichten. Die beiden parallelen Leiter sind durch eine durchgehende Linie 124 und eine gestrichelte Linie 125 symbolisiert. Die eingetragenen Pfeile zeigen die Stromrichtung in den verschiedenen Spulen des Leiters 124, die jeweils abwechselnd im und entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufen. Am jeweils nichtbenutzten Strang wird eine

♦0 der drehzahlproportionale induzierte Spannung abgenommen, die in bekannter Weise zur Drehzahlregelung des Motors verwendet wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kollektorloser Gleichstrommotor mit einem axialen Luftspalt, insbesondere zum direkten Antrieb von Tonträgern, mit einem mit der Welle fest verbundenen Rotor, der eine Mehrzahl von kreisförmig um die Drehachse des Rotors auf einem Rotorkörper angeordneten, axial über dem Umfang abwechselnd unterschiedlich polarisierten Permanentmagneten aufweist und mit einem eisenlosen Stator, bestehend aus einer scheibenförmigen Wicklung, die mit dem Außenumfang eines konzentrischen Formstücks in Verbindung steht und freitragend in den von den Permanentmagneten oder diesen und einem mitrotierenden, plattenförmigen, als magnetischer Rückschluß dienenden Weicheisenteil gebildeten Luftspalt ragt, wobei das Weicheisenteil im Bereich seines Außenumfangs axial am Rotor abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Weicheisentei! (49) an dem ortenen Rand (46; 106) des glockenförmig einstückig ausgebildeten Rotorkörpers des Rotors (34; 105) abstützt, daß die in dem hohl ausgebildeten Formstück (17; 86) gelagerte Welle (23; 98) des Rotors an ein axial justierbares Axiallager (100; 200) anläuft und daß zur Aufnahme der Scheibenspulen (60) der scheibenförmigere Wicklung (50) ein scheibenartiges Tragglied (57), in welches die Scheibenspulen (60) eingelassen sind, dient, welches einen Haltering (70) aufweist, dessen Innenumfang (56) mit dem Außenumfang des zur Aufnahme der Lagerung ausgebildeten Formstücks (17; 86) fest verbunden ist.

2. Motor nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle (23) des Γ otors (54) im Bereich eines Endes des hohlen Formstücks (17) ein Abtriebsglied, insbesondere ein Zahnrad (34), angeordnet ist, wobei eine Erweiterung (32) des Formstücks (17) zur Aufnahme dieses Abtriebsgliedes ausgebildet ist.

3. Motor nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Axiallager am unteren stirnseitigen Ende des hohlen Formstücks (17; 86) so ausgebildet ist, daß eine wellenseitige Abrundung (24; Kugel 97) an einer Kunststoffplatte (28; 96) aufliegt.

4. Motor nach Anspruch I oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Axiallager mittels Schraubgewinde von außen justierbar ist.

5. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der glockenförmige Rotor (54) dadurch gebildet ist, daß er eine die Dauermagnete (Magnetring 44) tragende Weicheisenscheibe (43) aufweist, an deren Außenumfang ein Rand (46) angegossen ist, der zur Halterung der gegen sein freies Ende anliegenden als magnetischer Rückschluß ausgebildeten Weicheisenscheibe (49) dimensioniert ist.

6. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der glockenförmige Rotor (105) ein aus Weicheisen bestehender Rotorkörper ist, an dessen innerem Boden die Dauermagnete (Magnetring 44) befestigt sind und an dessen offenem Rand (106) die als magnetischer Rückschluß dienende Weicheisenscheibe (49) an einer Schulter (107) abgestützt ist.

7. Motor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der glockenförmige Rotor (54;

105) in dem Rand (46) seitliche Öffnungen (53) oder die als magnetischer Rückschluß dienende Weicheisenscheibe (49) Gewindelöcher (108/109) als Montagehitfsmittel aufweist.

8. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenumfang (56) des Tragglieds (57) mit axialen Rippen (71) versehen ist und mittels Preßsitz auf dem Außenumfang des hohlen Formstücks (17;86) befestigt ist

9. Motor nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausführung der Dauermagneten als Magnetring (44) dieser mittels mit Eisenpulver versetztem Klebstoff auf der zugeordneten Weicheisenscheibe (43) aufgeklebt ist

10. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragglied (57) einstückig aus einem nicht-magnetischen Werkstoff derart mit Stegen (58) geformt ist, daß zwei um 90° el zueinander versetzten Lagen von Scheibenspulen (60) aufnehmbar sind, wobei die Stege (58) zwar umfangsmäßig gleich verteilt, jedoch abwechselnd über dem Umfang jeweils in der einen oder der anderen von zwei axial gegeneinander versetzten Ebenen liegen.

U. Motor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die (wesentlich radial gerichteten) Stege (58) an ihrem Innen- und an ihrem Außenumfang miteinander verbunden sind.

12. Motor nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Auflegen der Scheibenspufcn (60) dienenden Stege (58 bzw. 58' bis 58"", 58^V bis 58^VI») auf ihrer Auflageseite mit einer der Innenausnehmung der zugeordneten Scheibenspule (60) entsprechenden ersten und zweiten Verbreiterung (59 bzw. 59' bis 59"", 59^V bis 59^VI", 59a, 59b) versehen sind.

13. Motor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Verbreiterungen (59a, 596,} zusätzlich zur Halterung eines zur Motorsteuerung dienenden D^tcktorgliedes, insbesondere eines Hallgenerators (79) oder einer magnetfeldabhängigen Diode, ausgebildet ist.

14. Motor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwei um 90 elektrische Grade oder um (η χ 360° + 90° el) gegeneinander versetzte Verbreiterungen (59a, 59b) zur Aufnahme je eines zur Motorsteuerung dienenden Detektorgliedes ausgebildet sind, wobei vorzugsweise η = 2 ist.

15. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in dem mittleren Bereich des Traggliedes (57) eine Schaltplatte (65) vorgesehen ist, welche zum Anschluß der Wicklungsenden (Anschlüsse 61 bis 64) und gegebenenfalls des oder der zur Motorsteuerung vorgesehenen Detektorglieder (Hallgenerator 79) dient.

16. Motor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltplatte (65) als vom Tragglied (57) getrenntes, mit diesem verbindbares, eine gedruckte Schaltung aufweisendes Teil ausgebildet ist.

17. Motor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltplatte (65) durch eine Schnappverbindung mit dem Tragglied (57) verbindbar ist.

18. Motor nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltplatte (65) zusätzlich zur Befestigung eines für die Stromversorgung und für die Steuerung des Motors

dienenden Anschlußkabels (78) dient.

19. Mc tor nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltplatte (65) mit ihrem Außenumfang die inneren Abschnitte der Scheibenspulen (60) einer der beiden Lagen s überdeckt (F ig. 2).

20. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenspulen (60) einer Lage jeweils durchgehend gewickelt sind (Fig. 10).

21. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenspulen (60) jeweils mit zwei parallelen, voneinander isolierten Drähten (124; 125) gewickelt sind.

22. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor symmetrisch aufgebaut ist und je ein Magnetring auf jeder Seite der Statorwicklung so angeordnet ist, daß jeweils ungleichnamige Pole einander axial gegenüberliegen.