DE2411183A1

DE2411183A1 - Axially-magnetised disc-shaped motor for inside wheel - has flat rotor with armature -windings slots between magnetic sectors

Info

Publication number: DE2411183A1
Application number: DE2411183A
Authority: DE
Inventors: Esko Ensio Dipl Uhta-Koivisto
Original assignee: JAAKKO TEHTAAT KY A UUSI JAAKK
Current assignee: JAAKKO TEHTAAT KY A UUSI JAAKK
Priority date: 1974-03-08
Filing date: 1974-03-08
Publication date: 1975-09-18

Abstract

The axially-magnetised electric motor has a rotor consisting of sectors of magnetic material with slots between adjacent sectors for the armature winding. The slots interrup the stray flux across the sectors. the rotor is cast in one piece to give the necessary mechanical ridigity. The armature winding conductors are laid in-line in the slots to increase thermal conduction away from the sectors thereby allowing higher current densitities. The motor has two parallel-coupled commutators on its shaft, is disc-shaped and is light in weight to allow it to be built into the inside of a wheel.

Description

Axial magnetisierter Elektromotor Im Laufe der Entwicklung der Technik hat sich neuestens eine starke Nachfrage nach einem leichten aber leistungsstarken elektrischen Motor erheben Es wird beispielsweise ein Motor benötigt, der sich hinsichtlich seines Gewichts und seiner Gestalt zum direkten Einbau in das Rad eines Fahrzeugs eignet. Ein solcher Elektromotor hat vorteilhaft die Gestalt einer Scheibe und müßte im Vergleich zu seinem Gewicht eine beträchtliche Leistung aufweisen. Ganz allgemein ist eine Gewichtsverringerung von Vorteile da mit höherem Gewicht nachteilige, von Trägheitskräften hervorgerufene Erscheinungen verknüpft sind; außerdem verlangt die Forderung der Transportierbarkeit mitunter unbedingt eine Gewichtsreduzierung. Axially magnetized electric motor In the course of the development of technology Recently there has been a strong demand for a lightweight but powerful Elevate electric motor For example, a motor is needed that can withstand its weight and shape for direct installation in the wheel of a vehicle suitable. Such an electric motor advantageously has the shape of a disk and should perform well compared to its weight. In general a weight reduction is of advantages, since with a higher weight it is disadvantageous Phenomena caused by inertia are linked; also required the requirement of portability sometimes a weight reduction.

Die Erfindung bezieht sich auf einen mit einem plattenartigen Anker versehenen scheibenförmigen Elektromotor, der geringes Gewicht hat und sich dadurch beispielsweise zum Einbau im Inneren eines Rads eignet. The invention relates to one with a plate-like anchor provided disc-shaped electric motor, which is light and therefore suitable for installation inside a wheel, for example.

Es sind bereits mit plattenartigem Rotor ausgestattete Motoren bekannt. Eine bekannte Konstruktion ist der "Axem"-Typ, bei dem der Rotor aus einem glasfaserverstärkten gedruckten Kreis besteht. Bei dieser und sonstigen bekannten Konstruktionen bleibt jedoch die Magnetisierung verhältnismäßig niedrig und damit zugleich das Stromaufnahmevermögen des Rotors gering. Motors equipped with a plate-like rotor are already known. A well-known construction is the "axem" type, in which the rotor is made of a glass fiber reinforced printed circle. With this and other known constructions remains however, the magnetization is relatively low and thus at the same time the power consumption of the rotor low.

Hieraus folgt, daß das Verhältnis von Leistung des Motors zu seinem Gewicht recht niedrig ausfällt.It follows that the ratio of the engine's power to its Weight is quite low.

Mit der Erfindung ist nunmehr ein scheibenförmiger Elektromotor geschaffen worden, bei: dem das Verhältnis zwischen Gewicht und Leistung erheblich günstiger liegt, und zwar insbesondere bei einer Ausführungsform der Erfindung, bei der zwei parallel angeordnete Motorkonstruktionen verwendet werden, deren elektrische Steuerung in an sich bekannter Weise für eine Parallel- bzw. Reihenschaltung ausgelegt ist. With the invention, a disc-shaped electric motor is now created where: the ratio between weight and performance is considerably more favorable is, in particular in an embodiment of the invention in which two Motor constructions arranged in parallel are used, their electrical control is designed in a manner known per se for a parallel or series connection.

Die Erfindung bezieht sich auf einen mit plattenartigem Rotor versehenen Motor, bei dem die rotierende Scheibe des Rotors aus magnetischem Material hergestellt ist, was zur Folge hat, daß sich die Magnetisierung des Rotors bedeutend verbessert und der Rotor zugleich breiter ausgebildet werden kann, ohne daß dabei die mit der hohen Magnetisierung verbundenen Vorteile eingebüßt werden. Wenn der Rotor breiter ist, kann eine kräftigere Rotorentwicklung eingelegt werden, deren Stromaufnahmevermögen vergrößert ist. The invention relates to a plate-like rotor Motor in which the rotating disc of the rotor is made of magnetic material is, with the result that the magnetization of the rotor improves significantly and the rotor can be made wider at the same time, without that with the advantages associated with high magnetization are forfeited. When the rotor is wider is, a more powerful rotor development can be inserted, its power consumption is enlarged.

Durch die oben erwähnten Verbesserungen des Motors können sowohl die Spannung als auch der Strom des Motors erhöht werden und das Verhältnis von Leistung zu Gewicht kann auf das 3- bis sache -des bisher Möglichen gesteigert werden. Thanks to the above-mentioned improvements to the engine, both the voltage as well as the current of the motor are increased and the ratio of Power-to-weight can be increased to the 3 or 3 point of what was previously possible.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention is illustrated below with reference to the drawing of exemplary embodiments explained in more detail.

Fig. 1 zeigt axonometrisch einen erfindungsgemäßen scheibenförmigen Motor in auseinandergezogener Darstellung. Fig. 1 shows axonometrically a disk-shaped according to the invention Engine in an exploded view.

Fig. 2 a und 2 b sind zwei Ansichten des Rotors des erfindungsgemäßen Motors. Fig. 2a and 2b are two views of the rotor of the invention Engine.

Fig. 3 ist eine Ansicht eines doppelseitigen Rotors. Figure 3 is a view of a double-sided rotor.

Die Ankerplatte 5, die z.B. aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist senkrecht von einem Magnetfeld durchsetzt. Das Magnetfeld wird mit Hilfe von zahlreichen Dauer- oder Elektromagneten 6 erzeugt, deren Zahl in dem in den Figuren gezeigten Fall 16 ist, wobei diese dann ein achtpoliges Feld erzeugen. Die Magnete sind in ringförmiger Anordnung an Stirnplatten 7 befestigt, die zugleich auch als Träger der Lager 8 dienen und die aus geeignetem Material, beispielsweise aus Stahl, hergestellt sind. The anchor plate 5, which can be seen, for example, from Fig. 1, is vertical penetrated by a magnetic field. The magnetic field is generated with the help of numerous permanent or electromagnets 6 generated, the number of which in the case shown in the figures 16, which then generate an eight-pole field. The magnets are in ring-shaped Arrangement attached to end plates 7, which at the same time also act as supports for the bearings 8 serve and which are made of suitable material, for example steel.

Im Vergleich zu bekannten Konstruktionen lassen sich bei diesem Ausführungsbeispiel die Abmessungen der Konstruktion weiter dadurch vermindern, daß die federbelasteten Bürsten 9 des Motors zwischen den Magneten und abwechselnd mit diesen angebracht sind, wobei sie also-stärkenmäßig betrachtet - im gleichen Raum liegen und es nicht notwendig ist, sie wie bei bekannten Konstruktionen mit den Magneten koinzidierend anzuordnen. Die Ankerwicklung ist hierbei im Verhältnis zum Kommutator 10 etwas verdreht, so daß die elektrische Wirkung die gleiche ist als läge die Bürsten den Magneten gegenüber. In comparison to known constructions, in this exemplary embodiment further reduce the dimensions of the construction in that the spring-loaded Brushes 9 of the motor are placed between the magnets and alternating with them are, whereby - viewed in terms of strengths - they lie in the same space and it is not it is necessary, as in known constructions, to coincide with the magnets to arrange. The armature winding is here somewhat in relation to the commutator 10 twisted so that the electrical effect is the same as if the brushes were lying Magnets opposite.

Aus Fig. 2 geht die Bauweise des Ankers genauer hervor. From Fig. 2, the construction of the anchor can be seen in more detail.

Er besteht aus Sektoren 11, zwischen denen die Ankerwicklung 12 liegt. Die Wicklung ist in senkrecht den Rotor durchsetzenden Nuten untergebracht und bietet in der Richtung des Magnetfeldes betrachtet den geringsten möglichen Querschnitt dar; überdies unterbricht die Wicklung das zur Ankerplatte parallele Streuflußfeld wirksam, das in der Platte entlang dieserund nicht durch dieselbe hindurch zu laufen strebt.It consists of sectors 11, between which the armature winding 12th lies. The winding is accommodated in grooves perpendicular to the rotor and offers the lowest possible when viewed in the direction of the magnetic field Cross section; In addition, the winding interrupts the winding that is parallel to the armature plate The leakage flux field is effective in the plate along this and not through it strives to run through.

Gemäß dem Grundprinzip der Erfindung sind die Sektoren 11 aus magnetischem Material gefertigt. Dieses Material muß jedoch solcher Art sein, daß die Wirbelstrom- und Hystereseverluste möglichst gering ausfallen. Hierbei kommen in erster Linie Ferritstoffe oder auch mit Kunststoff gebundenes Eisenmehl oder -pulver in Frage. Letztgenanntes kommt besonders dann in Frage, wenn eine möglichst hohe Dichte des magnetischen Flusses erwünscht ist. Die Sektoren können auch das Dynomoblech bestehen, wobei die Bleche zusammeeleimt sind, wie es beim Sektor 14 gezeigt ist. Vorteilhaft sind dann die Ankersektoren und -wicklungen sowie der Kommutator mittels irgendeines Gußharzes, z.B. mit Hilfe von Epoxydharz, zusammengefaßt. According to the basic principle of the invention, the sectors 11 are made of magnetic Material made. However, this material must be of such a nature that the eddy current and hysteresis losses are as low as possible. Here come first and foremost Ferrite materials or iron flour or powder bound with plastic are possible. The latter is particularly useful when the highest possible density of the magnetic flux is desired. The sectors can also consist of the Dynomo sheet, the sheets being glued together as shown at sector 14. Advantageous are then the armature sectors and windings as well as the commutator by means of any one Cast resin, e.g. with the help of epoxy resin, summarized.

Ein Problem, das mit der Erfindung ebenfalls befriedigend gelöst werden kann, steht mit der Erscheinung im Zusammenhang, daß ein aus magnetischem Material hergestellter Rotor auch in seiner näheren Umgebung Störungen hervorruft. A problem that is also solved satisfactorily with the invention is connected with the phenomenon that one of magnetic Material manufactured rotor also causes disturbances in its immediate vicinity.

Um diese Störungen auszuschalten, sind die an den Rotor angrenzenden Enden der Magnetkerne mit Platten 13 - sogenannten Magnetfeldteilungsplatten - versehen, die wie der Rotor aus einem Material hergestellt sind, in dem keine Hysterese- und Wirbelstromverluste auftreten.In order to eliminate these disturbances, those adjacent to the rotor are The ends of the magnetic cores are provided with plates 13 - so-called magnetic field dividing plates, which, like the rotor, are made of a material that has no hysteresis and Eddy current losses occur.

Durch die Wirkung dieser Platten verteilt sich das Feld gleichmäßiger, so daß die Störungen unterdrückt werden. Due to the effect of these plates, the field is distributed more evenly, so that the interference is suppressed.

Da der Anker aus magnetischem Material hergestellt ist, bleibt der Widerstand des vom Anker gebildeten Teiles des magnetischen Kreises gering; als Folge hiervon kann der Rotor in der Dicke stärker gestaltet sein, wobei dennoch weiterhin der magnetische Widerstand gering ist. Beim Vergleich mit bekannten Konstruktionen läßt sich feststellen, daß-während die Stärke des Rotors im Axem'-Motor nur 1 - 2 mm beträgt - erfindungsgemäß nunmehr Rotoren verwendet werden können die 5 - 20 mm stark sind, Hierdurch wird auch die in Fig. 3 gezeigte Bauweise eines Doppelrotors möglich, bei der der Rotor aus zwei auf eine Welle aufgesetzten Rotorplatten besteht. Diese verschiedenen Hälften können nun in der aus der Motorentechnik bekannten Weise leicht elektrische parallel oder in Reihe geschaltet werden, wodurch sich eine günstige und äußerst wichtige Möglichkeit der Regelung für verschiedene Anwendungszwecke ergibt> beispielsweise in Fahrzeugen, wie in Kraftwagen und Motorfahrrädern. Since the armature is made of magnetic material, the Resistance of the part of the magnetic circuit formed by the armature low; as As a result, the rotor can be made thicker in thickness, but nevertheless the magnetic resistance is still low. When comparing with known constructions it can be stated that - while the strength of the rotor in the Axem 'motor is only 1 - 2 mm - rotors 5 - 20 can now be used according to the invention mm thick. This also makes the construction of a double rotor shown in FIG. 3 possible in which the rotor consists of two rotor plates placed on a shaft. These different halves can now in the manner known from engine technology can easily be connected electrical in parallel or in series, which makes a cheap and extremely important possibility of regulation for various purposes results> for example in vehicles, such as in motor vehicles and Motorcycles.

Im übrigen stimmt die Bauweise des erfindungsgemäßen Motors mit derjenigen bekannter Motoren überein. Die Bauweise allgemein bekannter Elemente, wie z.B. der Bürsten 9, bedarf daher keiner besonderen Beschreibung. Otherwise, the construction of the motor according to the invention agrees with that well-known engines. The construction of well-known elements such as the Brushes 9 therefore do not require any special description.

Claims

Patent claims

0 Axially magnetized electric motor, for whose magnetization permanent or electromagnets are provided which are attached to the magnetically conductive face plates of the Motor mounted, characterized in that the rotor of the motor is made of sector-like Blocks (11, 14) made of magnetic material which form grooves between them, in which the armature winding (12) is housed in such a way that it has a possible claimed a small part of the cross section of the magnetic field in the rotor, and that the Grooves interrupt the harmful leakage flux field running across the blocks.

2. Electric motor according to claim i, characterized in that the sector-like blocks (14) are composed of dynamo sheet.

3. Electric motor according to claim 1 or 2, characterized in that the rotor to achieve the required mechanical strength in plastic is cast in one piece.

4. Electric motor according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the conductors of the armature winding (12) of the rotor to enable a high current density due to good heat dissipation to the sector-like blocks (11, 14) lie in a row in the grooves.

5. Electric motor according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the motor with respect to its central plane perpendicular to its axis is symmetrical and has two commutators connected in parallel on its shaft (10) are provided