DE2413241A1

DE2413241A1 - Drehantrieb

Info

Publication number: DE2413241A1
Application number: DE2413241A
Authority: DE
Inventors: Peter Frank Scott; Michael Edward Walker
Original assignee: CAV Ltd
Current assignee: CAV Ltd
Priority date: 1973-03-21
Filing date: 1974-03-20
Publication date: 1974-09-26
Also published as: ZA741485B; ES424426A1; AU6654874A; AR207949A1; IN140641B; IT1008453B; FR2222782A1; JPS49121106A; FR2222782B1; BR7402206D0; GB1461397A; US3949250A; CA998415A

Description

COHAUSZ & FLORACK

PATENTANWALTSBÜRO 2 4 1 3 2 A 1

4 DÜSSELDORF SCHUMANNSTR, 97

PATENTANWÄLTE: Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. W. FLORACK · Dipl.-lng. R. KNAUF · Dr.-tng., Dipl.-Wirtsch.-lng. A. GERBER

C.A.V. Limited

Well Street

GB-Birmingham ' 19. März 1974

Drehantrieb
Die Erfindung "betrifft einen Drehantrieb.

Erfindungsgemäß ist ein Drehantrieb gekennzeichnet durch einen Ständerteil, der ein magnetisierbares Polstück mit einer Polfläche bildet, einen im Winkel bewegbaren Läuferteil aus einem magnetisierbaren Material, der ein Polelement mit einer Polfläche bildet, wobei das Polstück und das Polelement einen magnetischen Kreis bilden, eine einen Teil des magnetischen Kreises umschließende Wicklung, durch die elektrischer Strom geschickt werden kann, wobei der Läuferteil durch das Magnetfeld in eine solche Richtung im Winkel bewegt wird, daß die Reluktanz des Magnetkreises des Antriebs verringert wird, wobei eine der aufeinander zu gerichteten Flächen mit einem Schlitz oder einer weggeschnittenen Partie versehen ist, der bzw. die sich längs mindestens einem Teil der Umfangslänge der Fläche erstreckt, derart, daß eine gewünschte Drehmomenten/Winkel-Charakteristik erreichbar ist.

Zweckmäßigerweise ist der Schlitz in die Fläche des Polelements des LäuferteiLs eingeformt.

Vorzugsweise ist der Schlitz durch eine Winkelversetzung von Lamellenteilen relativ zueinander gebildet, die das Polelement und/oder das Polstück bilden.

Alternativ ist der Schlitz durch Herausarbeiten von Material aus einem Lamellenstoß gebildet, der das Polelement und/oder das Polstück bildet.

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Wenn der Schlitz eine nicht gleichförmige Tiefe haben soll, ist der Schlitz vorzugsweise spangebend hergestellt.

Venn die Drehmomentencharakteristik des Antriebs mit dem Wandern des Läuferteils zum Verringern der fieluktanz des magnetischen Kreises im wesentlichen konstant ist, hat der Schlitz vorzugsweise im wesentlichen gleichförmige Tiefe und eine maxiaale Breite bei geringster Überlappung zwischen dem Polelement und dem Polstück und läuft zusaaraen, derart, daß eine geringste Breite entsteht, wenn das Polelement und das Polstück in einer Flucht liegen.

Zweckmäßigerweise beträgt die geringste Breite des Schlitzes KuIl.

Venn die Drehmomentencharakteristik mit den Winkel konstant ist, ist alternativ die Breite des Schlitzes im wesentlichen gleichförmig, während die Tiefe des Schlitzes eine größte Abmessung bei geringster Überlappung zwischen dem Polelement und dem Polstück hat und aufläuft, derart, daß eine geringste Tiefe entsteht, wenn das Polelement und das Polstück in einer Flucht liegen.

Zweckmäßiger weise beträgt die geringste Tiefe des Schlitzes Null.

Beispiele für einen Drehantrieb gemäß der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 und 3 Schaubilder von Antrieben und Fig. 2 eine Darstellung der Drehmomenten/lfinkel-Charakteristik.

Gemäß den Zeichnungen weist der Antrieb einen Ständerteil 10 mit einem Joch 11 auf, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei sich gegenüberliegende Polstücke 12 bildet. Die aufeinander zu zeigenden Flächen der Polstücke sind um eine Mittelachse 13 herum gekrümmt. Das Joch 11 und die Polstücke 12 sind als ein Stoß Laa»ellenteile gebildet, wobei die Form jedes Lamellenteils im wesentlichen die eines C ist. Ferner

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umgibt eine Wicklung 14 den Schenkel 11, und diurch diese ist ein elektrischer Strom in einer Richtung durchleitbar,' so daß die Polstükke auf entgegengesetzte Polarität polarisiert werden. Der in der Wicklung14 fließende Strom kann stetig und impulsartig fließen.

Der Drehantrieb weist ferner einen Läuferteil 15 auf, der auf einer Welle 16 sitzt, die mit der Achse 13 zusammenfällt. Zweckmäßigerweise besteht die Welle aus Stahl. Der Hauptkörper 17 bzw. Kern des Läuferteils ist zylindrisch und "besteht aus einer Anzahl von Lamellenteilen. Durch geeignete Formgebung der Lamellenteile, stehen im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei gegenüberliegende Polelemente 18 von der Oberfläche des Hauptkörpers 17 vor, wobei die Flächen der Polelemente, die auf die PöLstüeke 12 zeigen, um die Achse 13 herum gekrümmt sind. Der Luftspalt zwischen den Flächen der Polelemente und der Flächen der Polstücke ist konstant und .so klein wie praktisch möglich. Wenn im Betrieb elektrischer Strom durch die Wicklung 14 fließt, ist der entstehende magnetische Fluß bestrebt, den Läuferteil im Winkel um die Achse 13 herum in eine Sichtung zu bewegen, in der die Reluktanz des magnetischen Gesamtkreises des Antriebs verringert wird. Wenn sich der Läuferteil in der in der Zeichnung dargestellten Lage befindet, erfolgt die Winkelbewegung in Richtung nach links, bei Blick in Richtung des Pfeils X.

Die Flä&en der Polelemente 18, die auf die Poletücke 12 zeigen, sind mit Schlitzen 19 mit einer größten Breite an geringster Überlappung zwischen den Polelementen 18 und den Polstücken 12 versehen, welche auf eine geringste Breite "bzw. eine Breite von Null zusammenlaufen, wenn die Polelemente und die Polstücke in einer Flucht liegen. Die Schlitze entstehen durch Versetzung der Lamellenteile der Polelemente, die den Luaferteil bilden, und zwar im Winkel gegeneinander. Im dargestellten Ausführungsbeipiel ist ein Schlitz I9 in jedem Polelement zeigt, es können jedoch mehrere solcher Schlitze'vorgesehen sein.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Gesamtdurchmesser des Läuferteils 48 mm, und die axiale Länge der Polelemente und der PoI-

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stücke beträgt 48 mm. Ein einziger Schlitz 19 in jedem Polelement hat eine größte Breite von 18 mm, die auf 1,7 mm zuläuft, um V-Schlitze mit geraden Seiten über einen Umfang von 50 der Polelemente zu bilden, die selbst einen Umfangswinkel von 60° durchlaufen. Der Luftspalt beträgt 0,15 mm, und es wurde ein im wesentlichen konstantes Drehmoment von 16 kgm.cm bei einem Winkelweg von 50 erreicht. Der Y-Schlitz ist symmetrisch an der Fläche des Polelements angeordnet. Da die V-Erschlitze durch Winkelversetzungen der Lamellenteile entstehen, entstehen entsprechende V-FVorsprünge 21 an den hinteren Seiten der Polelemente. Diese können auf Wunsch entfernt werden, im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sie aber beibehalten worden, da sie kaum einen Einfluß auf die Drehmomentencharakterisetik haben. Die Tiefe der Schlitze ist über einen erheblichen Teil der Omfangslänge hinweg gleichförmig, da das Schlitzen durch eine WinkelVersetzung der Lamellenteile erreicht wird, die den Läuferteil bilden. Am schmaleren Ende jedoch hat der Schlitzeine abnehmende Tiefe, weil die Seiten der Polelemente nicht radial angeordnet sind.

Es versteht sich, daß die gewünschten Drehmomentencharakteristiken dadurch erreicht werden können, daß Lamellenteile an den Enden des Läuferteils versetzt werden, um weggeschnittene Teile an den axialen Enden der Polelemente zu schaffen. Welcher Weg auch, gewählt wird, vorzugsweise folgt die Änderung in der effektiven axialen Länge des Polelements mit dem Versetzungswinkel im wesentlichen der, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel genannt worden ist.

In dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeipiel sind die Flächen der Polelemente, die auf die Polstücke zeigen, mit mehreren Schlitzen 23 versehen, und wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, erstrecken sich die Schlitze 23 von den vorderen Bändern der Polelemente, und die Tiefe der Schlitze verringert sich in Eichtung auf die hinteren Ränder der Elemente, und die Schlitze enden auch, kurz vor den hinteren Rändern. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, sind drei Schlitze vorgesehen. Diese Zahl kann jedoch erhöht werden, und wie in den Zeichnungen weiter dargestellt ist, liegen die Schlitze parallel zueinander und im rechten Winkel zur Achse der Winkelbewegung des Läuferteils. Die Schlitze können schrägge-

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stellt und über ihre Längen hinweg unterschiedliche Tiefen haben.

In dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die Tiefe des jeweiligen Schlitzes 23 ein Maximum bei geringster Überlappung der Polelemente mit dem Polstücken, wobei sie aufläuft, um eine geringste Tiefe zu schaffen, wenn die Polelemente und die Polstücke in einer Flucht liegen. Die axiale Länge und der Durchmesser des Läufterteils sind die gleichen wie im ersten Ausführungsbeispiel, während die drei Schlitze, die spangebehd hergestellt sind, eine Breite von 3hhh und eine Länge haben, die 35° der Läuferbewegung einnehmen, wobei die verbleibenden 25 des Polelements nicht unterbrochen sind. Die ersten 20° des Schlitzes vom vorderen Hand des Polelements haben eine konstante Tiefe gleich der vollen Tiefe des Polelements, während die verbleibenden 15° durch Einfrasen eines Bogens entstehen, der einen Inflexionspunkt mit dem Boden des Schlitzes bildet, derart, daß sich die Tiefe des Schlitzes über die 15° von einem Maximum auf Null ändert. In beiden Ausführungsbeispielen beträgt die Tiefe des Polelements 54 mm*

Das Vorsehen der Schlitze 19 hat den Effekt, die effektive Gesamtlänge des Polelements gegenüber dem Teil zu verringern, der geschlitzt ist.

Während in den beschriebenen Ausführungsbeispielen die Schlitze in die Polelemente eingeformt sind, versteht es sich, daß die Polflächen 12 mit den Schlitzen versehen sein können, oder beide Flächen der Polstücke und der Polelemente können geschlitzt sein oder versetzte Lamellenteile aufweisen, um die gewünschten Betriebscharakteristiken zu erhalten.

Torzugsweise liegen die Wände 22a, 22b, die die Enden der Polelemente bilden, und zwar in ümfangsrichtung vor dem Herstellen der Schlize, parallel zu den axialen Ebenen der Symmetrie der Polelemente.

Es versteht sich, daß zwar in den vorliegenden Ausführungsbeispielen die vom Antrieb benötigten Drehmomentencharakteristiken solche sind, die im wesentlichen konstant über den erforderlichen Bewegungswinkel sind, aber durch geeignete Wahl der Schlitzabmessungen ein großer Bereich an Drehmomenten/Winkelcharakterstiken erreicht werden kann. Während zwar in den

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vorliegenden Ausführungsbeispielen die axiale Länge der Polelemente des Läuferteils gleich der axialm Länge der Polstücke des Ständerteils ist, versteht es sich, daß die axiale Länge der Polelemente des Läuferteils geringer als die axiale Länge der Polstücke des Ständerteils sein kann. Während die gewünschte Drehmomentenform jedoch durch Verkürzen der Polelemente erreicht werden kann, verringert sich das höchste erreichbare Drehmoment, und damit haben die Polelemente und die Polstücke vorzugsweise eine gleiche axiale Länge* Ferner können sich die Schlitze um die volle Umfangslänge der Flächen der Polelemente und der Polstücke erstrecken. Es versteht sich, daß die Breite oder !Tiefe des Schlitzes sich über die gesamte Umfangslänge hinweg ändern kann, um die gewtinsohte Drehmomenten/Vinkelcharakteriistik zu erhalten.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

1. Drehantrieb, gekennzeichnet duroh einen Ständerteil, der ein magnetisierbar es Polstück mit einer Polfläche bildet, einen im Winkel bewegbaren Läuferteil aus einem magnetisierbaren Material, der ein Polelement mit einer Polfläche bildet, wobei das Polstück und das Polelement einen magnetischen Kreis bilden, eine einen Teil des magnetischen Kreises umschließende Wicklung, durch die elektrischer Strom geschickt werden kann, wobei der Läuferteil durch das Magnetfeld in eine solche Sichtung im Winkel bewegt wird, daß die Reluktanz des Magnetkreises des Antriebs verringert wird, wobei eine der aufeinander zu gerichteten Flächen mit einem Schlitz oder einer weggeschnittenen Partie versehen ist, der bzw. die sich längs mindestens einem Teil der TJmfangslänge der Fläche erstreckt, derart, daß eine gewünschte Drehmomenten/Winkel-Charakteristik erreichbar ist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz oder die weggeschnittene Partie eine, gleichförmige Tiefe über die gesamte TJmfangslänge hinweg hat.

5. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz oder die weggeschnittene Partie eine unterschiedliche Tiefe über die gesamte Umfangslänge hat.

4· Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lauferteil durch einen Kern gebildet ist, der zwei der Polelemente bildet, wobei die Polelemente sich im wesentlichen diametral gegenüberliegen, und daß der Ständerteil zwei sich diametral gegenüberliegende Polstücke bildet.

5· Antrieb nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, daß der Läuferteil durch einen Stoß Lamellenteile gebildet ist.

6. Antrieb nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze oder weggeschnittenen Teile in den !Flächen der Polelemente eine konstante Tiefe haben und durch Winkelversetzung einiger der Lamellenteile im Stoß gebildet sind.

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7. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze oder weggeschnittenen Partien eine ungleichförmige Tiefe über ihre gesamte TJmfangslänge hinweg haben.

8. Antrieb nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze oder weggeschnittenen Partien sich nur teilweise über die Umfangslä-nge der Flächen der Polelemente erstrecken.

9. Antrieb nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze oder weggeschnittenen Partien sich über die volle Timfangslänge der Flächen der Polelemente erstrecken.

10. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den FaIl, daß die Drehmomentencharakteristik im wesentlichen konstant mit der Bewegung des Läuferteils zur Verringerung der Seluktanz des magnetischen Kreises ist, der Schlitz oder die weggeschnittene Partie eine im wesentlichen gleichförmige Tiefe hat und eine greößte Breite bei geringster Überlappung des Polelements mit dem Polstück aufweist und so aufläuft, daß für eine geringste Breite gesorgt wird, wenn das Polelement und das Polstück in einer Flucht liegen.

11. Antrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die geringste Breite des Schlitzes oder der weggeschnittenen Partie Hull beträgt.

12. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß die Drehmomentencharakteristik mit dem Wandern des Lauferteils zur Verringerung der Reluktanz des magnetischen Kreises im wesnetlichen konstant ist, der Schlitz oder di-e weggeschnittene Partie eine im wesentlichen gleichförmige Breite und eine unterschiedliche Tiefe hat, wobei die Tiefe am größten bei gerinegster Überlappung wzsichen den Flächen des Polelements und des Bistücks ist und am geringsten ist, wenn die Flächen des Polelements und des Polstücks in einer Flucht liegen.

13. Antrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die geringste Tiefe des Schlitzes oder der weggeschnittenen Partie Null beträgt.

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