DE2263167A1

DE2263167A1 - Permanenterregte rotierende elektrische maschine in flacher bauform

Info

Publication number: DE2263167A1
Application number: DE19722263167
Authority: DE
Inventors: Heinrich Prof Dr Ing Frohne; Erwin Prof Dr Ing Ueckert
Original assignee: Masing & Co KG Dr
Current assignee: Masing & Co KG Dr
Priority date: 1972-12-22
Filing date: 1972-12-22
Publication date: 1974-06-27

Description

Permanenterregte rotierende elektrische Maschine in flacher Bauform Die Erfindung betrifft eine permanenterregte rotierende elektrische Maschine in flacher Bauform mit gewicht- und/oder platzsparender Anordnung flacher Magnetplatten, die zur Erzielung einer hohen Luftspaltinduktion großflächig an Polkernen anliegen.
Werden derartige Maschinen zaBo Gleichstrom-Servo-Motore mit keramischen Magnetplatten hoher Koerzitivfeldstärke und relativ geringer Remanenzinduktion erregt, so muß die Magnetfläche wesentlich größer gewählt werden als die LuftspaltflEchen wenn man hohe Luftspaltinduktionen erreichen willO Bei einer Ver -wendung von Magnetplatten aus neuzeitlichen Magnetwerkstoffen wie z.B. Oxydmagnete eignen sich hierbei schon verhältnismäßig dünne Platten, deren Anordnung jedoch an den Weicheisenpolkernen schwierig ist. Werden die Magnetplatten senkrecht zur Polrichtung hinter den Polkernen angeordnet, kommt man zu Konstruktionen, die nur kleine Magnetflächen ermöglichen und/ oder die hohe Streuflüsse ergeben, sodaß nur eine sehlechte Ausnutzung des Magnetmaterials möglich ist.
Um größere Magnetflächen unterbringen zu können ist es bekannt (siehe OS 1 763 876), den Polfuß nach hinten keilförmig auszubilden und Je zwei Magnetplatten je Pol an den keilförmigen Polschäften anzuordnen, deren magnetischer Rückschluß zum Maschinengehäuse über'jeweils zwei zusätzliche Eisenkeile erfolgt. Hierdurch läßt sich zwar die Magnetfläche etwas erhöhen, jedoch ergibt sich hierbei nur eine geringe Ausnutzung des magnetisch beanspruchten Materials mit verhältnismäßig großem Querschnittsdurchmesser der Maschine.
Eine noch weitergehende Vergrößerung der Magnetfläche wird möglich, wenn die Magnetplatten radial zwischen den Polkernen angeordnet werden. Hierbei entstehen Jedoch noch größere re im Außenraum verlaufende StreuflUsse, die sich allerdings in bekannter Weise (siehe DAS 1 174 418) durch zusätzliche Magnete an den Polfüßen teilweise kompensieren lassen. Ein derartiger Aufbau bedingt Jedoch entweder eine hohe Polzahl, oder eine wesentliche, schlecht genutzte Vergrößerung des Außendurchmessers der Maschine und Schwierigkeiten bei deren Herstellung.
Es ist eine der Aufgaben der Erfindung, einen Aufbau zu ermöglichen der es erlaubt, die Magnetfläche im Verhältnis zur Luftspaltflche sehr groß zu wählen ohne daß hierbei eine Maschinenbauform entsteht die schwierig unterzubringen bzw. anzubringen ist, wobei eine sehr günstige,Material- und Volumenausnutzung erzielt werden kann; In den häufigsten Anwendungsfällen ist hierbei der Platz zur Unterbringung bzw. Montage der Maschine in einer Richtung senkrecht zur Maschinenachse stärker beschränkt, oder eine im Querschnitt mehr rechteckige Bauform von besonderem Vorteil.
Gemäß der Erfindung läßt sich eine derartige Maschine in flacher Bauform aufbauen, welche die genannten Nachteile weitgehend vermeidet, wenn zwei gegenüberliegende Polkerne auf beiden Seiten gestreckte Schenkel mit von der Luftspaltfläche ausgehenden ebenen Auflageflächen für Magnetplatten aufweisen.
Hierdurch kann die Bauhöhe in einer Richtung senkrecht zur Maschinenachse nahezu auf die Bauhöhe eingeschränkt werden, welche durch die Stärke und Lage zwei gegenüberliegender Polkerne gegeben ist, die nur eine sehr kleine Polschafthdhe benötigen. Diese Polkerne können mit ihren Schenkeln einen Teil des Maschinengehäuses bilden, wodurch sich die Bauhöhe weiter verringern und der Aufbau vereinfachen läßt. Um Eisengewicht einzusparen können die Wandstärken der Schenkel entsprechend der magnetischen Belastung nach außenhin verjüngt ausgebildet werden. Durch ein Verlängern der Schenkel können die Magnetplatten derart großflächig gewählt werden, daß eine ausreichend große Luftspaltinduktion entsteht.
Eine material- und gewichtsparende Ausbildung wird dadurch möglich, daß zumindest ein flacher Polkern Verwendung findet, der auf beiden Seiten langgestreckte Weicheisenschenkel aufweist, deren Wandstärken derart gewählt sind, daß sich über das gesamte Volumen eine nahezu gleichgroße magnetische Beanspruchung der den Magnetfluß führenden Weicheisenteile ergibt. Weiterhin wird durch eine entsprechende Formgebung der Weicheisenschenkel eine platz- und materialsparende Vereinigung des Poles mit den Eisenrückschlußteilen möglich, die bei herkömmlichen Maschinen durch aufwendige Polkerne und Jochteile gebildet werden.
Vorteilhaft ist weiterhin die Verwendung von Maschinen mit geradzahliger Polpaarzahl, da dann die gegenüberliegenden Schenkel die gleiche magnetische Polung aufweisen, wodurch'sich ein Streufluß in den die Maschine umgebenden Luftraum leichter vermeiden läßt und ein den magnetischen Fluß-in der Maschine eventuell beeinträchtigender magnetischer Nebenschluß durch ein äußeres Verbinden der gegenüberliegenden Polkerne nicht zu befürchten ist.
Bei einer Maschine mit mehr als zwei Polen lassen sich die zwischen den Schenkeln angeordneten weiteren Polkerne in besonders vorteilhafter Weise im Querschnitt keilförmig ausbilden.
Die seitlichen Keilflächen dieser Polkerne können entsprechend der Auflageflächen an den Schenkeln derart groß gewählt werden, daß sie durch die Magnetplatten weitgehend abgedeckt sind und sich entlang der Keilkante die gleichgepolten Enden der Magnetplatten nahezu berühren. Hierdurch wixd vermieden, daß sich am.
Fuß der Polkerne> welcher der Keilkante entspricht, ein störend starkes Streufeld ausbilden kann.
Werden zwischen den Schenkeln mehr als ein Polkern vorgesehen, können diese in vorteilhafter Weise durch im Querschnitt V-förmige magnetische Rückschlußeisen unter Zwischenlage weiterer Magnetplatten magnetisch miteinander verbunden werden, wodurch sich die Luftspaltinduktion bei gleicher Baubreite zusätzlich erhöhen läßt bzw. eine kleinere Baubreite möglich wird.
Durch eine Aufteilung der Rückschlußeisen, die gleichfalls gleichzeitig Maschinengehäuseteile bilden kennen, wird nicht nur eine einfachere Bearbeitung der Auflage flächen für die Magnetplatten möglich, es lassen sich hierbei auch z.B. durch entsprechende Verbindungselemente Fertigungstoleranzen und/oder Wärmeausdehnungsunterschiede ausgleichen, ohne daß hierdurch der magnetische Übergangswiderstand zwischen den Eisenauflageflächen und den Magnetflächen der Magnetplatten störend beeinflußt wird.
Die Erfindung, wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele, die weitere vorteilhafte Ausbildungen zeigen, näher erlSutert. Es zeigt: Fig. 1 eine zweipolige Maschine im Querschnitt, Fig. 2 eine vierpolige Maschine im Querschnitt, Fig. 3 eine vierpolige Maschine gemci-'S Fig. 2 mit Montageteilen, Fig. 4 eine secllspolige Maschine im Querschnitt, Fig. 5 eine vierpolige Maschine mit umfassenden Polkernschenkein Fig. 6 eine achtpolige Maschine und Fig. 7 eine zweipolige Maschine gemäß der Erfindung Einen sehr einfachen Aufbau ergibt eine zweipolige Maschine gemäß Fig. 1 mit zwei Polkernen N; S, die einen Rotor 1 in bekannter Weise unter Einhalten eines Luftspaltabstandes bis auf einen kleinen Teil seines Umfanges umfassen, der für eine günstige Kommutierung nötig ist. Anstelle eines Polschaftes ist auf beiden Seiten der Pole je ein Schenkel 2 und 3 vorgesehen, die beide einstückig mit den jeweiligen Polkernen N; S verbunden sind. Vom Luftspalt aus weisen die Schenkel 2; 3 jeweils eine ebene Auflagefläche 4 ?auf, die rechtwinkelig zur Polkernachse verläuft und derart ausgebildet ist, daß die Auflageflächen der beiden Schenkel 2;3 auf einer Ebene liegen.
Jeweils zwischen zwei gegenüberliegenden Schenkeln der beiden Pole ist Je eine Magnetplatte 5 mit planparallel verlaufenden Magnetflächen eingelegt. Will man, um einen guten Halt der im allgemeinen sehr spröden Magnetplatten zu erzielen, einen größeren Druck auf die Magnetplatten ausüben können die Magnetflächen plangeschliffen ausgebildet sein, um eine gute Druckverteilung zu ermöglichen. Die Auflageflächen 4 an den Schein~ keln 2;3 können erforderlichenfalls gleichfalls plangeschliffen sein, wobei ein Schleifen dieser Flächen einfach ist, da keine störenden Teile über die Ebene der Auflageflächen ragen. Um Eisengewicht zu sparen lassen sich die Wand stärken der Schenkel 2;3 nach außenhin entsprechend der magnetischen und mechanischen Belastung 10 verringert ausbilden, wobei sie eine solche Länge aufweisen, daß genügend. großflächige Magnetplatten zur Erzielung einer ausreichenden Luftspaltinduktion verwendet werden können.
Die Montage der Polkerne und Magnetplatten ist einfach. Sie kann durch entsprechende Verbindungselemente erfolgen die durch Bohrungen 11 geführt sind, welche maschinenachsparallel durch die Schenkel verlaufen oder z.B. durch stirnseitig angeordnete Ösen 12 gesteckt sind. Die Verbindungselemente können hierbei derart gewählt sein, daß bei der Montage Fertigungstoleranzen und/oder während des Betriebes Wärmeausdehnung,sunterschiede ausgeglichen werden. Die Bauhöhe in Richtung der Polkernachsen läßt sich hierbei sehr klein halten, jedoch kann zur Erzielung extrem hoher Luftspaltinduktionen ein derart großes Verhältnis von Magnetfläche zu Luftspaltfläche erforderlich werden, daß die Baubreite rechtwinkelig zu den Polkernachsen sehr groß gewählt werden muß.
Eine wesentliche Verringerung dieser Baubreite wird mit einer vierpoligen Maschine möglich, bei welcher mit annähernd gleicher äußerer Bauform (Fig. 2) das Verhältnis Magnetfläche zu Luftspaltfläche etwa verdoppelt werden kann. Hierbei liegt zwischen den beiden Schenkeln 22; 23 zwei gegenüberliegender gleichgepolter Polkerne 20 je ein weiterer Polkern 21 mit entgegengesetzter Polung. Diese Polkerne 21 sind im Querschnitt keilförmig ausgebildet und weisen langgestreckte Keilflächen 24 auf, an denen Je eine Magnetplatte 25 mit Magnetfläehen gleicher Polung aufliegen. Diese lla?netplatten 25 sind derart groß gewählt, daß sie die Keilflächen 26 vom Luftspalt ausgehend bis zur Keilkante 27 Überdecken und dort bis dicht an die gleichgepolte Endkante der zweiten Magnetplatte reichen.
Hierdurch wird vermieden, daß sich am Pol fuß - der hierbei der Keilkante 27 entspricht - ein stärkeres Streufeld ausbilden kann. Die beiden jeweils gegendberliegenden Schenkel 22 bzw.
23 sind weiterhin derart ausgebildet, daß ihre Auflageflächen 24 zueinander den gleichen Winkel bilden wie der Keilwinkel der dazwischenliegenden Polkerne 21, wobei sie groXflEchia; an den zweiten planparallelen Magnetflächen der Magnetplatten 25 anliegen. Ihre Enden können verlänert ausgebildet und miteinander über magnetisch leitende Verbindungen 28 überbrückt sein, die verhindern, daß ein Streufeld in den Luftraum außerhalb der Maschine gelangt. Im Gegensatz zur Maschine nach Fig. 1 weist die Maschine nach Fig. 2 nach außenhin lediglich Teile gleicher magnetischer Polung auf, sodaß die Streufelder in den äußeren Lufträumen sehr gering gehalten werden können und magnetische Nebenschlüsse bei der Montage nicht zu befürchten sind. So können hier die Polkerne 20 mit ihren Schenkeln 2?;23, gleichzeitig in vorteilhafter Weise als MaschinengehRuse dienen.
In Fig. 2 sind Zusanmienbaumöglichkeiten der Maschine angegeben mit denen es möglich ist, auch ohne das oft bei der Fertigung lästige Verkleben oder Vergießen auszukommen. Hierbei kann z.B.
durch eine Klemmschiene 30, die gleichzeitig einen Streufluß nach außen verhindert, die Lage der Schenkel fixiert werden.
Diese Klemmschienen können erforderlichenfalls nachträglich mit den Schenkeln 23 verschweißt werden und Verbindungselemente tragen, welche z.B. aus nichtmagnetischen Schrauben 21 vQrgesehen sind und diese zusairen mit den Magnetplatten 25 festklemmen. Die Polkerne 21 können aber auch stirnseltig über Verbindungselemente 32 mit Gehäuseteilen z.B. einer unmagnetischen Gehäusehaube 33 verbunden sein, welche die Schenkel 22 umfaßt.
Bei einer sechspoligen Maschine wird, wie in Fig. 4 dargestellt, in einfacher Weise ein rechteckiger Gehäuseaufbau möglich, wenn zwischen den von den gegenüberliegenden Polkernen io -ausgehenden Schenkeln 112; 43 je zwei im Querschnitt keilförmige Polkernc-41 angeordnet sind. Die Schenkel 42 oder 45 jedes der Polkerne 40 können hierbei mit ihren Außenflächen annähernd eine Ebene bilden und an ihren Enden über Verbindungselemente 48; 49 mit den Enden je eines im querschnitt V-förmig ausgebildeten magnetisch leitenden Rückschlußeisens 50 verbunden sein, deren beide ebene Außenflächen 51 in Richtung zum Luftspalt unter Zwischenlage von Magnetplatten 45 an je einer Keilfläche der Polkerne 41 anliegen. Jeweils die zweite Keilfläche dieser Polkerne 41 liegt unter Zwischenlage weiterer Magnetplatten 45' an den Auflageflächen 44 der Schenkel 42; 43 an. Die Wandstärien der Schenkel 82; 43 und der V-förmigen Rückschlußeisen sind nach außenhin entsprechend der magnetischen Belastung verringert aus.'-gebildet. Die Verbinäungselemente können aus Klemmschienen mit Verschraubungen hE wie in Fig. 3 bestehen. Die Enden der V-förmigen Rückschlußeisen lassen sich aber auch direkt bis. zu den Enden der Schenkel 42 verlängert ausbilden und dort Uber Verschraubungen 49 miteinander verbinden.
Die an den gestreckten Schenkeln 42, 43 anliegenden Magnetplatten 45 sind bei der Maschine gemäß Fig. 4 annähernd doppelt stark ausgebildet, oder bestehen bei einer Verwendung von gleichartigen Magnetplatten aus zwei übereinanderliegenden Teilplatten. Hierdurch ergibt sich magnetisch eine weitgehend gleichgroße Luftspaltinduktion an allen Polkernen, wobei lediglich das V-förmige Rückschlußeisen zwischen den Polkernschenkeln 42; 43 und den benachbarten keilförmigen Polkernen 41 entfällt, das man sich zwischen den zwei aufeinanderliegenden Magnetplatten denken kann.
Hierbei ergibt sich gegenüber der vierpoligen Maschine bei gleichen Außenmaßen und Rotordurchmesser ein noch günstigeres Verhältnis Magnetfläche zu Luftspaltfläche, wobei gleichfalls ohne eine wesentliche Vergrößerung der Bauhöhe über eine Erweiterung der Baubreite eine Vergrößerung aller Magnetplatten bis zu der Größe möglich ist, die eine ausreichende Luftspalt induktion ergibt. Die Auflageflächen für die Magnetplatten lassen sich hier gleichfalls derart gestalten, daß sie bei einfach 'durchzuführender Bearbeitung einen gleichmäßigen Druck auf die spröden Magnetplatten ausüben. Die außen liegenden Flächen der Polkerne 40 mit den gestreckten Schenkeln 42, 43 und den Rück; schlußeisen 50 können als Gehäuseaußenfläche dienen oder zumindest teilweise durch ein - zur Vermeidung magnetischer Nebenschlüsse unmssnetisches - Gehäuse abgedeckt sein. Eine solche Abdeckung wird nicht erforderlich, wenn wie in Fig. 5 dargestellt die beiden gleichpoligen Schenkel 52; 57 gegenberliegender Polkerne S einstückig z.B. rechtwinkelig um die zwischen ihnen liegenden Polkerne N herumgeführt sind. Die Innenflächen der Schenkel können hierbei gleichfalls unter Zwischenlage elnzelner Magnetplatten 55 an den AußenflAchen der Polkerne N anliegen. Zur Vereinfachung der Montage und zum Toleranzausgleich lassen sich die Schenkel an der Stelle mit der kleinsten magnetischen Belastung 54 auch aufgetrennt ausbilden. Hierdurch können die Auflageflächen 54 für die Magnetplatten falls erforderlich leichter bearbeitet werden, wodurch sich Unterschiede der Magnetplattenstärke sowie WErmeausdehnungsunterschiede leichter ausgleichen lassen. Hierzu können entsprechend ausgebildete Verschraubungen 58 dienen, welche die Schenkel 52 sowie 53 miteinander verbinden. Um eine lagerichtige Verbindung sicherzustellen, können Paßschrauben verwendet werden oder die Schenkelenden z.B. durch eine Verstiftung in ihrer gegenseitigen Lage gesichert sein. Die Trennstelle kann hierbei einen Schlitz 59 aufweisen, der sich über eine Teilung der äußeren Magnetplatten bis in den inneren Polkern N erstreckt und eine gleichmäßigere Druckverteilung auf die Magnetplatten bewirkt, sowie einen Wärmedehnungsausgleich über die- entsprechend ausgebildete elastische Verbindung 58 der Schenkel 52; 53 ermöglicht.
In Fig. 6 ist eine achtpolige Maschine mit einem Aufbau dargestellt, welcher dem der sechspoligen Maschine gemäß Fig. 4 entspricht, wobei zwischen den Schenkeln 62; 63 der zwei sich gegenüberliegenden Polkerne 60 Je drei keilförmige Polkerne 61 angeordnet sind, auf deren Keilflächen Magnetplatten 65 aufliegen, deren abgewandte~rtagnetflEchen über je zwei V-förmige Rückschlußeisen 70 magnetisch leitend verbunden sind. Die Schenkel.62; 63 der sich gegenüberliegenden Polkerne 60, die hier gleichpolig sind, sind in einem sehr stumpfen Winkel nur geringfügig nach außen abgeknickt, sodaß sich keine wesentliche Verbreiterung der einen Bauhöhe rechtwinkelig zur Maschinenachse ergibt. Die äußeren Enden der Schenkel 62; 63 können wie beider sechspoligen Maschine -(Fig. 4) mit Je einem Ende eines der V-förmigen Rückschlußeisen 70 verbunden werden, deren andere Enden 71 über weitere insbesondere magnetisch leitende Verbindungsglieder 72; 73 miteinander verbunden sind. Diese Verbindungsglieder können Klemmieisten 72 sein, welche Teile der Enden klemmend umfassen, oder als U-Eisenschienen ausgebildet sein, die mit den Enden verklebt, verlötet oder verschweißt sind. Auch hier sind zur Symmetrierung der Luftspaltinduktionen an den Polkernen die an den Schenkeln 62; 63 anliegenden Magnetplatten durch Aufeinanderlegen von zwei gleichstarken Teilplatten verstärkt ausgebildet.
In Fig. 7 ist nochmals eine zweipolige Maschine dargestellt, die im Gegensatz zu Fig. 1 nur einen flachen Polkern 70 mit langgestreckten Schenkeln 72; 73 aufweist, während der zweite Polkern 71 keilförmig ausgebildet ist. Die Schenkel 72; 73 sind soweit abgewinkelt ausgebildet, daß sich ihre Enden nahezu berühren und sie den Rotor 74 sowie den keilförmigen Polkern 71 umfassen. Die inneren Flächen der Schenkel liegen großflächig an den gleichfalls großflächigen Magnetplatten 75 an, die mit ihren zweiten Magnetflächen die beiden Keilflächen des Polkernes 71 nahezu völlig bedecken. Durch eine derartige Bauform wird eine Maschine möglich, deren Maschinenachse 46 ohne Zwischengetriebe sehr weit außermittig liegt und so auch an schwer zugängigen Stellen mit einem wesentlichen Platzbedarf in nur einer Richtung montiert werden kann.
Zur Material- und Gewichteinsparung sind die beiden Schenkel nach außen verjüngt ausgebildet, wobei bei gleichem Material der Weicheisenteile 70; 71; 72; 73 die Wandstärken der Schenkel 72; 73 zusammen etwa die gleiche Stärke aufeisen wie die Stärke des keilförmigen Polkernes 71 in gleicher Höhe. Hierdurch werden auch hier die den Magnetfluß aufnehmenden Weicheisenteile über das gesamte Volumen annähernd gleichstark magnetisch belastet, Anhand dieses Ausführungsbeispieles sollen weitere Befestigunsmöglichkeiten insbesondere der keilförmigen Polkerne 71 angegeben werden, welche auch bei Maschinen der anderen AusfUhrungsbeispiele Verwendung finden können. So können in den Enden der Magnetplatten 73 kleine Aussparungen 77 eingeschliffen sein, durch die eine Schraube 78 in eine Bohrung 79 im keilförmigen Polkern eingreift und so ein Verkeilen der Magnetplatten 75 ermöglicht, wobei auch Toleranzen der Magnetplattenstärken ausgeglichen werden können.
Vor allem bei größeren Maschinen dürfte es von Vorteil sein, die Magnetplatten durch Zusammenfffgen einzelner Teilpiatten 80 in einer Ebene elastischer zu gestalten. Hierbei können dann Aussparungen 81 an den Stoßstellen 82 der Teilplatten - z.B.
an deren Ecken - vorgesehen werden. Durch diese Aussparungen kann dann eine nicht-magnetische Schraube 83 gesteckt werden, welche das Masc-,hinengehäuse,-'die Rückschlußeisen oder die Schenkel (72;73) mit dem keilförmigen Polkern 71 an einer günstigen Stelle- 84 verbindet.
Bei den in den Ausführungsbeispielen dargestellten Maschinen sind die äußeren Eisenteile, die gleichzeitig Teile des Gehäuses bilden können, trennbar darges-tellt. Mit Ausnahme der zweipoligen Maschine (Fig. l)können diese Teile-auch einstückig z.B. als Gußteile ausgebildet sein. Eine Trennung vor allem vor der Montage hat jedoch eine Reihe von Vorteilen, die nicht nur eine, leic-htere Bearbeitung der Auflageflächen die Magnetplatten bedingen, sondern auch einen besseren Toleranzausgleich ermögliehen. Die Herstellung der -Magnetplatten bedingt im allgemeinen verhältnismäßig große Toleranzen in der Form und auch in der Plattenstärke, die sich nur schwierig ausgleichen lassen, da das Magnetmaterial sehr hart und spröde ist, -sodaß-es sich nur schwer bearbeiten läßt'. Es lassen sich zwar notfalls durch ein nachträgliches Planschleifen ausreichend planparallele Magnetflächen erzielen, jedoch lassen sich größere Gesamttoleranzen vor allem bei einer Verwendung mehrerer Magnetplatten bei mehrpoligen Maschinen schwerlich vermeiden. Durch entsprechende Verbindungen der einzelnen Einzelteile und insbesondere durch eine Keilform der zwischen den Schenkeln angler ordneten-Polkerne lassen sich diese Toleranzen leicht aus gleichen. Die keilförmigen Polkerne erhalten hierbei zwar eine geringfügig unterschiedliche Lage zum Luftspalt hin' die jedoch durch nachträgliches Ausdrehen leicht ausgeglichen werden kann. Durch eine Verwendung der keilförmigen Polkerne wird weiterhin ein material- und gewichtsparender Aufbau ermöglicht, der eine gleichmäßig gute magnetische Nutzung der den Fluß führenden Weicheisenteile gewährleistet.
Die Befestigung der Magnetplatten kann weiterhin durch Aufkleben oder aber auch allein durch einen möglichst gleichmäßig auf die Magnetflächen verteilten Druck der Auflageflächen erzielt werden. Die Klemmbefestigung über dem Auflagedruck der Eisenteile hat den Vorteil, daß bei entsprechender Form der Eisenteile und Wahl der Verbindungen ein Lösen oder Verlagern der Magnetplatten - auch bei häufigen starken Temperaturunterschieden - vermieden werden kann. Bei einem entsprechenden Aufbau kann eine Befestigung auch durch ein Vergießen vorteilhaft sein, wenn sichergestellt ist, daß vor allem bei den auftretenden Temperaturschwankungen keine Teile in den Luftspalt gelangen können. Die keilförmigen Polkerne können über an den Stirnseiten an- oder eingreifende Verbindungsmittel fixiert und befestigt werden, die erforderlichenfalls aus magnetisch nicht leitendem Material bestehen. Durch eine entsprechende Form und Materialwahl dieser Verbind ungsmittel kann sichergestellt werden, daß in allen Temperaturbereichen ein stets ausreichender Auflagedruck auf die Magnetplatten ausgeübt wird. Durch eine Teilung der'Eisenteile und entsprechende Formgebung der Polkerne kann man erreichen, daß die Auflage flächen für die Magnetplatten in einer Ebene liegen, die zumindest in drei Richtungen nicht von vorstehenden Teilen der jeweiligen Eisenteile durchstoßen wird. Hierdurch wird ein leichtes Planschleifen mit einer planen Schleiffläche möglich, ohne daß diese eine besondere Kontur aufweisen muß. Durch ein derartiges Planschleifen kann nicht nur der magnetische Übergangswiderstand an der Auflagefläche sehr klein gehalten werden, es wird auch eine gleichmäßigere Druckverteilung auf die Magnetplatten möglich; wobei selbst bei hohem Druck ein Brechen der spröden Magnetplatten vermieden werden kann.
Bei allen Maschinen kann die Lagerung des Rotors in bekannter Weise z.B über Aluminiumflansche erfolgen, die auf beiden Stirnseiten der in den Zeichnungen dargestellten Anordnungen anliegen, mit diesen oder gegeneinander verschraubt sind und gleichzeitig der Halterung oder Befestigung einzelner Statoranteile dienen können.

Claims

Patentansprüche

(g Permanentmagneterregte rotierende elektrische Maschine in flacher Bauform mit gewicht- und/oder platzsparender Anordnung flacher Magnetplatten, die zur Erzielung einer hohen Luftspaltinduktion großflächig an Polkernen anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegende Polkerne (20; 40; 60) auf beiden Seiten gestreckte Schenkel (2,3,22,23; 42,43;) mit von der Luftspaltfläche ausgehenden ebenen Auflageflächen (4;24;S4;6) für Magnetplatten (5;25;45;65) aufweisen.

$ Permanentmagneterregte rotierende elektrische Maschine in flacher Bauform mit gewicht- und/oder platzsparender Anordnung flacher Magnetplatten, die zur Erzielung einer hohen Luftspaltinduktion großfläehig an Polkernen anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein flacher Pollcern (20j40j60) vorgesehen ist, welcher auf beiden Seiten langestreckte Weicheisenschenkel (2,3;22,23;42,3) mit einer unterschiedlichen Wandstärke aufweist, die ueber ihr gesamtes Volumen eine nahezu gleichgroße magnetische Beanspruchung der den Magnetfluß führenden Weicheisenteile ergibt.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der flache Polkern (20;Sa;6o) mit seinen Schenkeln, (2,5;22,2d;42,43) Weicheisenteile bildet, die Pol und Eisenrückschluß (Joch) zu einem Element vereinigen.

4. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichent, daß der Polkern (2o;o;6o) und die Schenkel (2,3;22,25;42,45;62,65) aus einem Stück bestehen und einen Teil des Maschinengehäuses bilden.

5. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Schenkel entsprechend der magnetischen Belastung nach allen verringert ausgebildet ist.

6. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Polkerne (20;60-) und die Schenkel (22,23;62,63;) die gleiche magnetische Polung aufweisen.

7. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche l bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetplatten (5;25;45;65) auf den Schenkeln eines Polkernes mit gleichgepolten Magnetflächen aufliegen und die entgegengesetzt gepolte zweite Magnetfläche dieser Magnetplatten an Polkernflächen des benachbarten Polkernes anliegen.

8. Elektrische Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der benachbarte Polkern (21;41;61) keilförmig ausgebildet ist und die zweite Magnetfläche auf einer langgestreckten Keilfläche (26;46;66) aufliegt.

9. Elektrische Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Magnetfläche die Keilfläche (26) bis annähernd zur Keilspitze (27) bedeckt, dort endet und mit dem Ende bis nahe an das gleichgepolte Ende einer weiteren Magnetplatte reicht, welche die zweite Keilfläche bedeckt.

lo. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkelenden der gegenüberliegenden Polkerne (20) zueinander geführt und-rniteinander verbllnden sind.

11. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Schenkel (22,23; 42,43;62,63) über Verbindungselemente (28;30,31;8,49;72,73) miteinander verbunden sind, welche die Lage der Polkerne und/oder der Magnetplatten fixieren 12. Elektrische Maschine nach einem der AnsprUche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden der Schenkel magnetisch leitende Verbindungen (28;3o;72,73> anliegen, die den Streufluß aufnehmen.

13. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den gestreckten Schenkeln angeordneten keilförmigen Polkerne .(21;41) durch in die Keilspitze eingeschraubte nichtmagnetische Schraubverbindungen (31;48) gehaltert sind.

14. Zweipolige elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichet, daß die Auflageflächen (4) der Magnetplatten (5) auf den Schenkelflächen (4) der einzelnen Polkerne (IJ;A) in einer Ebene liegend ausgebildet sind und die Auflageflächen (4) beider Polkerne (N;S) unter Zwischenlage von Magnetplatten (5) aufeinanderliegen.

15. Vierpolige elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (22;23) zwei gegenüberliegender Polkerne (20) nach außenhin derart zueinander geführt sind, daß die Auflageflächen (24) für die Magnetplatten (25) einen spitzen Winkel bilden, der dem Keilwinkel eines zwischen den Schenkeln angeordneten keilförmigen Polkernes (21) entspricht, der unter bidseitiger Zwischenlage von Magnetplatten (25) mit seinen langgestreckten Keilflächen (26) an den Auflageflächen (24) der Schenkel anliegt.

16. Vierpolige elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die gegendberliegenden Polkerne (20) mit den zestreckten Schenkeln (22;23) einen wesentlichen Teil des die llagnetplatteh (25) einschließenden Maschinengehäuses bilden.

17. Vierpolige elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (52; 53) der zwei gegenüberliegenden Polkerne (S in Fig. 5) miteinander einstückig verbunden sind.

18. Vierpolige elektrische Maschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei gegenüberliegenden Polkerne (S in Fig. 5) und ihre Schenkel (52;525) den die Magnetplatten (55) einschließenden Teil des Maschinengehäuses bilden, 19. Sechs- oder mehrpolige elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch' gekennzeichnet, daß die zwei Schenkel (42,43;62,63) der beiden gegenüberliegenden Polkerne (40;6o) mit ihren Außenflächen annähernd je eine Ebene bilden und die beiden Ebenen planparallel verlaufen.

20. Sechs- oder mehrpolige elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei gegenüberliegenden Schenkeln (42 oder 45) der gegenüberliegenden Polkerne (40) weitere Polkerne (oil) mit keilförmigem Querschnitt liegen, deren eine Keilfläche Jeweils unter Zwischenlage einer Magnetplatte (45) an den Auflageflächen je eines der Schenkel (42 oder 43) anliegt.

21. Sechs- oder mehrpolige elektrische Maschine riach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei benachbarten keilförmigen Polkernen (41;61) ein im Querschnitt V-förmig ausgebildetes magnetisches Rückschiußeisen (5o;,7o) unter Zwischenlage weiterer Magnetplatten (45;65) anliegt.

22. Sechs- oder mehrpolige elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Schenkeln (42,45;62,65) der gegenilberliegenden Polkerne (40;60) anliegenden Magnetplatten bei gleichem Magnetmaterial annähernd die doppelte Stärke aufweisen wie die an den übrigen Polkernen (41;61) anliegencn Magnetplatten.

23. Sechs- oder mehrpolige elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetplatten 45;65) aus gleichem Magnetmaterial bestehen, eine gleiche Plattenstärke aufweisen, und daß an den Schenkeln (42,43;62,63) der gegenüberliegenden Polkerne (o;6o) zwei übereinanderliegende Magnetplatten anliegen.

24. Sechs- oder mehrpolige elektrische Maschine nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der V-förmigen Rückschlußeisen (50;70) mit den Schenkelenden und/oder den benachbarten Rückschlußeisenenden über Verbindungselemente (48;49;72,75) miteinander verbunden sind.

25. Sechs- oder mehrpolige elektrische Maschine nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Verblndungseiemente (48,49;68;72,73;) eine elastische und/oder veränderbare Verbindung der Enden erlauben, die Fertigungstoleranzen und/oder Wärmeausdehnungsänderungen aufnimmt.

26. Sechs- oder mehrpolige elektrische Maschine nach Anspruch 24 oder 25, dadurch bekennzeichnet, daß zumindest Teile der Verbindungselemente (48;49;68;72;73) magnetisch leitend ausgebildet sind und den magnetischen Streufluß zwischen den Enden aufnehmen.

27. Sechs- oder mehrpolige elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die V-förmiGen Rüclcschlußelsen (50;70) Teile des Maschinengehäuses bilden.

28. Sechs- oder mehrpolige elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die V-förmigen Rückschlußeisen (50;70) eine nach außen entsprechend der magnetischen Belastung abnehmende Wandstärke aufweisen.

29. Vier- oder mehrpolige elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 15 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Schenkeln der gegenüberliegenden Polkerne liegenden-weiteren Polkerne (21;41;61) stirnseitig mit Verbindungselementen (52) gehaltert sind, welche die Polkerne und/oder Teile des Maschinengehäuses miteinander verbinden.

30. Vier- oder mehrpolige elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die an den keilförmig ausgebildeten Polkernen anliegenden J4agnetplatten die Keilflächen annähernd vollständig bedecken, sich an der Keilkante nahezu berühren und an der Berührungsstelle Ausnehmungen aufweisen, durch welche Befestigungselemente ragen, die in die keilförmigen Polkerne eingreifen und diese mit dem Gehäuse verbinden.

31. Elektrische Maschine nach Anspruch o, dadurch gekennzeichnet, daß die Itaglletplatten aus mehreren in einer Ebene angeordneten Teilplatten bestehen und die Ausnehmungen, an, den Außenecken der Stoßkanten. dieser Teilplatten vorgesehen sind.

32. Elektrische Maschine nach einem-der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die -Lurtspaltflächen der Polkerne nach Befestigung aller Magnetplatten und Polkerne durch Ausdrehen dem eforderlichen Luftspalt angepaßt sind.

33. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche für die Magnetplatten (5;25;45;65) in einer - zumindest nach drei Seiten freien - Ebene liegt, die sich ohne störende Vorsprünge planschleifen läßt.

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