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Kernloser Elektromotor Die Erfindung einen kernlosen Elektromotor.
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In den letzten Jahren ist die Verwendungsmöglichkeit für einen kernlosen
Elektromotor mit einem eisenkernlosen Rotor bzw. Läufer untersucht worden, bei dem
eine oder mehrere Flach- bzw.
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Scheibenspulen mit einem isolierenden Substrat verbunden, beispielsweise
verklebt sind. Der Rotor eines derartigen Elektromotors wird in der Weise hergestellt,
daß flache Spiralspulen, die z.B. aus leitfähigen Folien bestehen oder nach Druckverfahren
hergestellt worden sind, schichtweise auf einem leichten isolierenden Substrat aus
z.B. Kunstharz angeordnet werden.
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Da bei diesem Elektromotor kein Eisenkern verwendet wird, ist der
Motor insgesamt leicht, und er besitzt eine geringe Trägheitskraft. Wenn dieser
Rotor beispielsweise bei einem Bandantriebsmotor eines Magnetband- bzw. Tonbandgeräts,
bei welchem derartige Eigenschaften erforderlich sind, verwendet wird, können die
Drehzahlerhöhung der Antriebsrollenwelle beim Anfahren des Motors sowie der Bandstop
in einer vorbestimmten Stellung schnell und gleichmäßig bzw. ruckfrei gewährleistet
werden.
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In Fig. 2 ist beispielsweise der Rotor R1 eines herkömmlichen Gleichstrom-Kommutatormotors
dargestellt, bei welchem ein Kommutator
S1 eine Zahl n von fünf
Polen und ein Magnetstator W11 eine Zahl 2p von 2zwei Magnetpolen besitzt. In Fig.
2 sind debei bei C11, C12 .... C15 Modelle von Spulenschleifensegmenten und bei
S11, S12 .... S15 die Polglieder des Kommutators S angedeutet. Die Spulenschleifensegmente
C11, C12 .... C15 sind in der Weise um eine drehbare Welle 11 herum angeordnet,
daß sie einander in zwei Schichten gegenseitig überlappen und auf gleiche Abstände
voneinander verteilt sind, wobei diese Spulensegmente zudem flach aisgebildet sind.
Der Wicklungsanfang einer dieser einander überlappenden Spulen ist seinerseits mit
dem Wicklungsende einer anderen Spule verbunden, und diese Verbindungspunkte bzw.
Verzweigungen sind an die Polglieder S11, S12 ... S15 des Kommutators Si angeschlossen.
Der Rotor R1 ist so angeordnet, daß die flache Oberseite seines Sahleifenspulenabschnitts
der Oberfläche der Magnetpolglieder des Magnetstators M1, der zwei Magnetpolglieder
aufweist, zugewandt ist. Die jeweiligen Schleifenspulen C11, C12 .... C15 sind ihrerseits
so angeordnet, daß der Winkel @ jeder Schleifenspule, die sich von der Mitte des
Rotors ausgehend erweitern, festgelegt wird. Genauer gesagt: Der Winkel # 1 bestimmt
sich aufgrund der Zahl n der Polglieder des Kommutators S1 und der Zahl 2p der Magnetpolglieder
des Magnetstators M1 durch folgende Gleichung:
d.h. = 1440 Bei der vorstehend umrissenen Konstruktion sei angenommen, daß Bürsten
mit den Polgliedern S12 und S15 des Kommutators S1 in Berührung stehen, und über
diese Bürsten ein Strom in die Schleifenspulen Cli, C12 .... C15 fließt. Die Stromflußrichtungen
in den betreffenden Schleifenspulen C11 bis C15 entsprechen dann den durch die Pfeile
angedeuteten Richtungen. In diesem Fall fließt gemäß Fig. 2 der Strom am einen,
d.h. an dem bei A angedeuteten Uberlappungsabschnitt der Spulenschleifen in
entgegengesetzte
Richtungen, so daß die resultierenden gegenseitigen elektromagnetischen Kräfte aufgehoben
werden. Dieser Uberlappungsabschnitt trägt daher nicht zur Erzeugung der Rotationskraft
des Rotors bei, was eine der Ursachen für die Verminderung des Motorwirkungsgrads
darstellt.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines kernlosen Elektromotors
mit hohem Wirkungsgrad.
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Diese Aufgabe wird bei einem kernlosen Elektromotor nmit einem Rotor,
der eine Anzahl von auf einem Rotorsubstrat angeordneten, flache Schleifenspulen
aufweist, einem Motorgehäuse, einem Drehlager zur drehbaren Lagerung des Rotors
und einem Stator, der aus zwei dem Rotor im Motorgehäuse zugewandten Dauermagneten
besteht, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der sich von der Rotorachse aus nach
außen erweiternde Winkel e der flachen Sohleifenspule so gewählt ist, daß er der
Ungleichung
genügt, in welcher n die Zahl der Polglieder eines Kommutators und 2p die Zahl der
Magnetpolglieder eines Stators bedeuten.
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Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich
zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansioht eines kernlosen Elektromotors gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung, Fig. 2 eine beispielhafte Darstellung eines Rotors eines bisher verwendeten
kernlosen Elektromotors,
Fig. 5 eine schematische Darstellung des
Rotors gemäß Fig. 1, Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Rotors zur Verwendung
bei einem kernlosen Elektromotor gemäß einer anderen Ausführungsforn der Erfindung,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Uberlappungszu stands zweier Schleifenspulen,
Fig. 6 einen Halbschnitt durch einen kernlosen Elektromotor unter Verwendung eines
Rotors mit den Schleifenspulen gemäß Fig. 5, Fig. 7 eine Aufsicht auf den Rotor
gemäß Fig. 6, Fig. 8 eine Aufsicht auf eine Anordnung, bei welcher Stör-oder Funkenschutzteile
in einem Freiraumabschnitt (escapement section) angeordnet sind, Fig. 9 einen Schnitt
durch einen kernlosen Elektromotor gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 10 und 11 perspektivische Darstellungen von beim kernlosten Motor gemäß Fig.
9 verwendbaren Dauermagnet-Statoren, Fig. 12 eine perspektivische Darstellung einer
KommutatorbUrsten-Haltevorri¢htung für den Motor gemäß Fig. 9, Fig. 13 einen Schnitt
durch eine noch weiter abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, Fig. 14 eine
perspektivische Darstellung einer Kommutatorbürsten-Haltevorriehtung für den kernlosen
Elektromotor gemäß Fig. 13,
Fig. 15 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung
des Zustands, in welchem der Dauermagnet-Stator des kernlosen Elektromotors gemäß
der Erfindung am Motorgehäuse befestigt ist, Fig. 16 eine schematische Darstellung
der Anziehungskräfte, die zwischen zwei einen Stator bildenden Dauermagnetsegmenten
wirken, Fig. 17 eine Teilschnittansicht einer Anordnung, bei welcher der Dauermagnet-Stator
am Motorgehäuse befestigt ist, Fig. 18 eine Schnittansicht einer anderen Befestigungsart
des Dauermagnet-Stators am Motorgehäuse, Fig. 19 eine perspektivische Darstellung
noch einer anderen Befestigungsart des Dauermagnet-Stators am Motorgehäuse, Fig.
20 und 21 Teilschnittansichten zur Veranschaulichung weiterer Befestigungsarten
des Dauermagnet-Stators am Motorgehäuse, Fig. 22 eine Schnittansicht eines kernlosen
Elektromotors, dessen Rotorsubstrat zu einem Teil des Magnetflusses beiträgt, Fig.
23 einen Schnitt durch einen kernlosen Elektromotor gemäß einer noch weiter abgewandelten
Ausführungsform der Erfindung, Fig. 24 eine Aufsicht auf den Statorteil gemäß Fig.
23, Fig. 25 eine Schnittansicht einer noch weiter abgewandelten Ausführungsform
der Erfindung,
Fig. 26 eine Teilschnittansicht eines Hauptteils
von Fig. 25, Fig. 27 einen Schnitt durch eine noch weiter abgewandelte Ausführungsform
der Erfindung, Fig. 28 eine Schnittansicht eines Statorabschnitts des Motors gemäß
Fig. 27, Fig. 29 einen Schnitt durch einen kernlosen Elektromotor gemäß der Erfindung,
der einen becherförmigen Rotor aufweist, Fig. 30 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene
Teilschnittansicht zur Erläuterung eines Teils des Fertigungsvorgangs für den becherförmigen
Rotor gemäß Fig. 29, Fig. 31 eine perspektivische Darstellung eines anderen Beispiels
für eine erfindungsgemäß verwendete Schleifenspule, Fig. 32 eine perspektivische
Darstellung eines Teils eines streifenförmigen Leiters, welcher die Schleifenspule
gemäß Fig. 31 bildet, und Fig. 33 eine perspektische Darstellung eines Beispiels
für eine Spule mit mehreren miteinander verbundenen Schleifen.
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Die Gesamtkonstruktion eines kernlosen Elektromotors ist zunächst
anhand von Fig. 1 beschrieben, worauf die einen hauptsächlichen Teil der Erfindung
darstellende Schleifenspule bzw.
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Schleifenwicklung in Verbindung mit den Fig. 3 und 4 erläutert ist.
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Alle nachstehend beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich auf
den Fall der Anwendung der Erfindung auf einen kernlosen
Elektromotor,
doch kann die Erfindung offensichtlich auf sehr ähnliche Weise auch auf einen Generator
angewandt werden.
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Gemäß Fig. 1 weist ein Gehäuse 2 eines Elektromotors 1 einen kurzen,
zylinderförmigen äußeren Rahmen bzw. Mantel 3, ein an der oberen Stirnfläche des
äußeren Mantels 3 befestigtes, scheibenförmiges oberes Joch 4 sowie ein an der unteren
Stirnseite des Mantels 3 befestigtes, scheibenförmiges unteres Joch 5 auf. Im Mittelteil
der Außenfläche des unteren Jochs 5 ist einstückig mit diesem ein napfförmiges,
oberseitig offenes AufnaI#estück 5a angeordnet. Die Öffnung dieses Aufnahmestücks
5a steht mit dem Inneren des Gehäuses 2 in Verbindung, und in der dabei gebildeten
Kammer 6 sind Bürsten 7 sowie ein Kommutator 8 angeordnet. Drehlager 10a, 10b zur
drehbaren Lagerung einer als Abtriebswelle dienenden, drehbaren Welle 9 sind im
Zentrum des oberen Jochs 4 sowie im Zentrum des materialeinheitlich mit dem unteren
Joch 5 ausgebildeten Aufnahmestücks 5a montiert. Eine schubaufuehmende Scheibe 11
sowie eine Öl-bzw. Schmierhülse 12 sind auf den neben dem unteren Lager 10a befindlichen
Teil der drehbaren Welle 9 aufgesetzt, die in den Lagern lOa, 10b so geführt ist,
daß sie sich lotrecht durch das Gehäuse 2 hindurch erstreckt. Der Kommutator 8 ist
an dem über der Schmierhülse 12 befindlichen Teil der Welle befestigt. Die Bürsten
7 sind gegen den Kommutator 8 angedrückt.
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Jede Bürste 7 ist dabei an einer Bürstentragplatte 14 befestigt, die
ihrerseits über ein elektrisch isolierendes Glied 13 am Aufnahmestück 5a befestigt
ist und dabei einen mit einer Stromversorgung verbindbaren, leitfähigen Anschluß
bildet.
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Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein kernloser Rotor 15 über dem Kommutator
8 in der Weise an der drehbaren Welle 9 angebracht, daß er einstückig mit ihr verbunden
ist. Über diesem Rotor 15 sind am oberen Joch 4 zwei Permanent- bzw. Dauermagnete
16, 17 in einer dem Rotor 15 entsprechenden Lage befestigt. Ein am
Rotor
15 befestigtes Magnetglied 19 ist auf die Welle 9 aufgesetzt und in einem Raum 18
zwischen letzterer und den paarigen Dauermagneten 16, 17 angeordnet, so daß es als
Feldmagnet dient. Dieses Magnetglied 19 besitzt bei der dargestellten Ausführungsform
eine zylindrische Konfiguration. Bezüglich der Anordnung des Magnetglieds 19 ist
darauf hinzuweisen, daß es wesentlich ist, diesen Teil in einer Position etwas oberhalb
oder unterhalb gegenüber der Breitenrichtung 1 der Dauermagnete 16, 17 anzuordnen.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Magnetglied 19 gegenüber dieser Breitenrichtung
1 durch eine schubaufnehmende Scheibe 20 und ein Abstandsstück 21,die auf den in
der Nähe des oberen Lagers 10a befindlichen Abschnitt der Welle 9 aufgesetzt sind,
in Abwärtsrichtung versetzt angeordnet.
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Im folgenden ist der Rotor 15 gemäß Fig. 1 anhand von Fig. 3 erläutert.
Fig. 3 veranschaulicht einen Rotor 15 eines Gleichstromkommutatormotors, bei welchem
die Zahl n der Polglieder bzw. Polstücke des Kommutators gleich 5 und die Zahl 2p
der Magnetpole eines Magnetstators M1 gleich 2 beträgt. Bei C21, C22 ~... C25 sind
als Modelle Schleifenspulensegmente und bei S21, S22 S25 Polstücke des Kommutators
angedeutet. Die Schi ei fenspulensegmente sind um die drehbare Welle 9 herum in
der Weise angeordnet, daß sie einander gegenseitig in zwei Schichten überlappen,
auf gleiche Abstände voneinander verteilt und flach ausgebildet sind. Das Wicklungsanfangsende
der einen. der einander überlappenden Spulen ist jeweils an das Wicklungsende der
anderen Spule angeschlossen, und diese Verzweigungen sind mit den Polstücken S21,
S22 S22 .... S25 des Kommutators verbunden. Der Rotor 15 ist in der Weise angeordnet,
daß die flache Oberfläche seines Schleifenspulenabschnitts den Flächen der Magnetpole
der Statormagnete 16, 17 zugewandt ist, die zwei Magnetpole (N-Pol bzw. S-Pol) aufweisen.
Die einzelnen Schleifenspulen C21, C22 .... C25 sind
dabei so angeordnet,
daß der sich vom Mittelpunkt des Rotors 15 aus nach außen öffnende Winkel e2 jeder
Schleifenspule festgelegt wird. Genauer gesagt, wird der Winkel 81 in Abhängigkeit
von der Zahl n der Polstücke des Kommutators sowie der Zahl 2p der Magnetpole der
Statormagnete 16, 17 nach folgender Gleichung bestimmt:
d.h. 82 r 1440 (In Fig. 3 #2 = 1750).
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Bei der vorstehenden beschriebenen Konstruktion sei nunmehr angenommen,
daß die Bürsten die Polstücke S22 und S24 des Kommutators berühren und ein Strom
in den Schleifenspulen C21> C22 .... C25 über diese Bürsten fließt. Der Strom
fließt dabei in den durch die Pfeile angedeuteten Richtungen durch die betreffenden
Schleifenspulen C21, C22 .... C25. Gemäß Fig. 3 fließt hierbei in jedem der Überlappungsabschnitte
der Schleifenspulen der Strom in derselben Richtung, so daß die elektromagnetischen
Kräfte der sich überlappenden Schleifenspulen miteinander zusammenwirken und zur
Erzeugung der Rotationskraft des Rotors beitragen. Infolgedessen wird die Motorleistung
bzw. der Motorwirkungsgrad im Vergleich zu den herkömmlichen Motoren dieser Art
erheblich vergrößert.
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Fig. 4 veranschaulicht den Rotor 15 eines kernlosen Elektromotors
gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der beim Kommutator 8 die
Zahl n der Polstücke gleich 7 und die Zahl 2p der Magnetpole der Statormagneten
16, 17 gleich 2 ist. Bei C31, C32 .... C37 sind als Modelle Schleifenspulensegmente
angedeutet, während bei S31J S32 ~££ S37 Polstücke des Kommutators dargestellt sind.
Die Lagenbeziehungen zwischen den Polstücken S31, S32 .... S37 sowie zwischen diesen
Pistücken und der drehbaren Welle 31 bzw. die Lagenbeziehung zwischen dem Rotor
15 und den Statormagneten 16, 17 sowie dem
Kommutator 8 sind die
gleichen wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen, so daß auf ihre genauere
Beschreibung verzichtet werden kann.
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Die einzelnen Schleifenspulen C31, C32 .... C37 sind so angeordnet,
daß der sich von der Mitt des Rotors 15 aus öffnende ordnet, daß der sich von der
Mitte des Rotors 15 aus öffnende Winkel #3 jeder Schleifenspule bestimmt bzw. festgelegt
wird.
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Dies bedeutet, daß der Winkel #1 bzw. #3 anhand der Beziehung zwischen
der Zahl n von Polstücken des Kommutators 8 sowie der Zahl 2p von Magnetpolen der
Statormagnete 16, 17 nach folgender Gleichung bestimmt wird:
d.h. #3 >155° Bei der beschriebenen Konstruktion sei nunmehr angenommen, daß
die Bürsten die Polstücke S31 und S34 des Kommutators 8 berühren und über diese
Bürsten ein Strom in die Schleifenspulen C31, C32 .... C37 fließt. Die Stromflußrichtungen
in den Schleifenspulen C31, C32 .... C37 sind dabei wiederum durch die Pfeile angedeutet.
Gemäß Fig. 4 fließt der Strom in diesem Fall in jedem der Überlappungsabschnitte
der Schleifenspulen in dieselbe Richtung, so daß - ebenso wie bei der vorhergehenden
Ausführungsform - die elektromagnetischen Kräfte der einander überlappenden Schleifenspulen
miteinander zusammenwirken bzw. sich summieren und dabei zur Erzeugung der Rotationskraft
des Rotors beitragen. Infolgedessen kann wiederum der Rotorwirkungsgrad erhöht werden.
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Wie vorstehend erwähnt, wird auf der Grundlage der Beziehung zwischen
der Zahl n der Polstücke des Kommutators und der Zahl 2p der Magnetpolglieder des
Statormagneten der Winkel e jedes der in ungerader Zahl um die drehbare Welle herum
vorgesehenen Schleifenspulensegmente so festgelegt, daß er folgender Ungleichung
genügt:
Wenn unter diesen Bedingungen die Anordnung auf oben erwähnte
Weise so getroffen wird, daß er Strom in jedem Überlappung#-abschnitt der Schleifenspulen
in die gleiche Richtung fließt, wirken die elektromagnetischen Kräfte der einander
überlappenden Schleifenspulen miteinander zusammen und tragen somit zur Erzeugung
der Rotationskraft des Rotors bei. Infolgedessen kann ein Gleichstromkommutatormotor
mit hoher Leistung bzw.
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hohem Wirkungsgrad gewährleistet werden.
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Im folgenden ist die Arbeitsweise eines als Ganzes in Fig. 1 dargestellten
kernlosen Elektromotors beschrieben. Wenn der Strom dem Motor 1 über die leitfähige
Klemme bzw. den Anschluß zugeführt wird, wird der in den Hauptmagnetfeldern der
Permanent-bzw. Dauermagnete 16, 17 angeordnete kernlose Rotor 15 nach dem in Verbindung
mit den Fig. 3 und 4 beschriebenen Prinzip unter Mitnahme der drehbaren Welle 9
in Drehung versetzt. Ein Teil der Hauptmagnetfelder wirkt außerdem, wie durch die
Pfeile a und b dargestellt, auf das Magnetglied 19 ein und magnetisiert letzteres,
so daß eine Kraft erzeugt wird, welche bestrebt, das Magnetglied 19 in den Raum
18 hinein anzuziehen. Bei Erzeugung dieser Kraft wird der materialeinheitlich bzw.
einstückig mit dem Magnetglied 19 verbundene Rotor 15 in Richtung auf das obere
Lager 10a verlagert und in dieser verlagerten Stellung gehalten, in welcher der
Rotor 15 ständig gegen das obere Lager 10a angedrückt wird.
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In-folgedessen kann der in diese Richtung verlagerte Rotor 15 ruhig
bzw. ruckfrei umlaufen, ohne in der Richtung, in welcher ein Schub einwirkt, in
Schwingung versetzt zu werden.
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Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das Magnetglied
19 so magnetisiert, daß es in den Raum 18 hinein angezogen wird. Es kann jedoch
auch in solcher Richtung magnetisiert sein, daß es aus der Innenseite des Raums
18 zu dessen Außenseite herausgedrängt wird, d.h. die Magnetisierung
kann
so getroffen sein, daß das Magnetglied 19 vom Hauptmagnetfeld abgestoßen wird. In
diesem Fall wird der Rotor selbstverständlich in einer solchen Richtung verlagert,
daß er sich gegen das untere Lager 1Ob andrückt.
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Eine vollständige Verhinderung kleiner bzw. kleinster Schwingungen
der drehbaren Welle in Schubrichtung wird einfach durch Anordnung des Magnetglieds
sowie dadurch verhindert, daß ein Teil des Mauptmagnetfelds auf dieses Magnetglied
einwirkt.
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Fig. 5 veranschaulicht den Zustand, in welchem sich zwei Schleifenspulen
C1, C2 mit jeweils einer Dicke von t einander auf die in den Fig. 3 und 4 dargestellte
Weise überlappen, wobei die Spulendicke in Wirkrichtung des Magnetflusses gemessen
ist. Die beiden Schleifenspulen besitzen dabei ersichtlicherweise eine Gesamtdicke
von 2t. Wenn die effektiven Spulenabschnitte Cib, 02b mit Ausnahme der Spulenendabschnitte
Cm au C2a zur Verringerung dieser Dicke bündig miteinander abschließen bzw. in einer
Ebene liegend angeordnet werden, besitzen die effektiven Spulenabschnitte Cib, 02b
eine Dicke gleich t. Da sich jedoch die Schleifenspulen an ihren Endabschnitten
C1a, C2a überlappen, ist es selbstverständlich unmöglich, sie so anzuordnen, daß
sie in einer Ebene miteinander liegen. Infolgedessen kann die Gesamtdicke der Anordnung
aus den beiden Schleifenspulen in Magnetflußrichtung gesehen unmöglich verkleinert
werden.
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Darüberhinaus sind die Spulenendabschnitte konzentrisch zur drehbaren
Welle des Motors, an welchem der Motor befestigt ist, angeordnet, so daß sie bei
umlaufendem Rotor den Magnetfluß des Magnetstators nicht schneiden. Diese Spulenendabschnitte
tragen daher nicht zur Erzeugung einer Rotationskraft des Rotors bei. Zur Erhöhung
des Rotationswirkungsgrades des Rotors brauchen daher der Magnetstator und das Joch
lediglich an den
effektiven bzw, wirksamen Spulenabschnitten C1b,
02b dicht am Rotor angeordnet zu werden.
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In Fig. 6 sind die den Teilen von Fig. 1 entsprechenden Teile mit
den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Im Gehäuse 2 sind der Rotor 15 sowie die
Statormagnete 16, 17 angeordnet, wobei ein vorderer Gehäusteil 4 und ein hinterer
Gehäuseteil 5 so ausgebildet sind, daß sie als oberes bzw. unteres Joch wirken,
wobei diese Joche die Magnetbahnen bzw. Magnetpfade der Statormagneten 16, 17 bilden.
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Fig. 7 veranschaulicht den Rotor 15 gemäß Fig. 6, bei welchem um die
Welle 9 mehrere flache Schleifenspulen Ci> C5 ringförmig angeordnet sind. Diese
Schleifenspulen bilden jeweils ein Spulensegment, das au#iner leitfähigen Folie
oder nach einem Druckverfahren für gedruckte Schaltungen hergestellt ist. Die jeweiligen
Spulenendabschnitte dieser Schleifenspulen Ci - C5 überlappen einander auf ähnliche
Weise wie in Fig. 5, während ihre jeweiligen effektiven bzw. wirksamen Abschnitte
flächig am Rotorsubstrat 15a anliegen und jeweils in der gleichen Ebene angeordnet
sind, so daß die Höhe der effektiven Spulenabschnitte kleiner ist als an den Spulenendabschnitten.
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In die der Spulenfläche des Rotors 15 zugewandte Innenfläche des vorderen
Gehäuseteils 4 sind Frei räume bzw. Ausnehmungen (escapement portions) 20> 21
in der Weise eingestochen, daß sie den Spulenendabschnitten der Spulenfläche gegenüberliegende
ringförmige Vertiefungen bilden. Ein zwischen diesen Freiräumen 20, 21 liegender
ringförmiger Teil des vorderen Gehäuseteils 4 ist so ausgebildet, daß er sich, mit
Ausnahme an den Spulenendabschnitten der Spulen C1 - C5, bis dicht an die effektiven
Spulenabschnitte heran erstreckt.
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Infolge dieser Konstruktion fließt der Magnetfluß der Statormagnete
16, 17, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 6 angedeutet, über einenMagnetflußpfad,
der längs des vorderen Gehäuseteils 4> des Rotors 15 und des hinteren Gehäuseteils
5 gebildet wird. Da hierbei die der Spulenfläche des Rotors 15 gegenüberliegende
Innenfläche des vorderen Gehäuseteils 4 an den den Spulenendabschnitten der Spulen
C1 - C5 entsprechenden Stellen mit den ringförmigen Ausnehmungen 20, 21 versehen
ist, kann der Ringabschnitt des vorderen Gehäuseteils 4 dicht an die effektiven
Spulenabschnitte der Spulenfläche herangeführt werden, so daß die Statormagnete
16, 17 dichter am vorderen Gehäuseteil 4, d.h. am oberen Joch, angeordnet werden
können und der Zwischenraum bzw. Luft spalt im Magnetpfad zwischen den Statormagneten
16, 17 und dem vorderen Gehäuseteil 4 verkleinert wird. Auf diese Weise kann der
Rotationswirkungsgrad des Rotors 15 erhöht werden.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 ragen die Spulenendabschnitte
des Rotors 15 in die Ausnehmungen 20, 21 hinein.
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Gemäß Fig. 8 kann jedoch in diese Freiräume bzw. Vertiefungen ein
Funkenschutzkondensator 22 für den Kommutator eingesetzt werden. Die Anschlüsse
des Kondensators 22 sind dabei mit den Bürsten 7a, 7b verbunden.
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Gemäß den Fig. 9 und 10 sind in den Zwischenräumen D zwischen den
Statormagneten 16, 17 die Bürsten 7a, 7b angeordnet, die einander von links und
von rechts gegenüberstehen. Die Bürsten 7a, 7b bestehen beispielsweise aus flexiblen,
leitfähigen Gleitstücken 7a1, 7b1> leitfähigen Tragstücken 7a2, 7b2, an denen
die Gleitstücke befestigt sind, sowie isolierenden Haltestücken 7a3> 7b3, an
denen die Basisteile der Tragstücke befestigt sind (siehe Fig. 12). Die Basisteile
der Bürsten 7a, 7b, d.h. die Haltestücke 7a3, 7b3 sind von der Innenseite des Gehäuses
2 aus in im äußeren Mantel 3 vorgesehene Bürstenaufnahmebohrungen 3a, 3b eingesetzt,
welche den Enden der Zwischenräume
gegenüberliegen, so daß sich
die Gleitstücke 7al, 7b1 Sedernd an die Umfangsfiäche des Kommutators 8 anzulegen
vermögen. In Fig. 9 ist das Gleitstück 7b1 der einen Bürste 7b der besseren Übersichtlichkeit
halber etwa auf halber Länge weggebrochen.
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Gemäß Fig. 12 sind die Basisteile der Haltestücke 7a3, 7b3 beider
Bürsten 7a bzw. 7b in die beiden Endabschnitte eines halbkreisförmigen Bürstenhaltebands
26 eingesetzt, welches die Tendenz besitzt, sich ständig aufzuspreizen. Dieses Band
26 wird unter seinen Eigenelastizität federnd in seiner Einbaulage gehalten, indem
es sich gegen die Innenwandfläche des äußeren Mantels 3 anlegt.
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Beim Zusammenbau des kompakten Flachmotors 1 werden die Basisabschnitte
7a, 7b unter Ausnutzung ihrer Elastizität von der Innenseite des äußeren Mantels
3 her in die Bürsteneinführen, bohrung/ 3a, 3b eingesetzt, indem das Bürstenhalteband
26 in Richtung der Pfeile a und b zusammengedrückt wird. Da sich hierbei das Band
26 unter seinen eigenen Aufspreizwirkung an die Innenfläche des äußeren Mantels
3 des Gehäuses 2 anlegt, wird es ohne Notwendigkeit für besondere Befestigungsmittel
stabil in seiner Lage gehalten. Das Bürstenhalteband 26 kann dabei sowohl aus Metall
als auch als einem Kunstharz bzw.
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Kunststoff bestehen. Anstelle der vorher genannten, getrennten Dauermagnete
16, 17 kann gemäß Fig. 11 außerdem ein einstückiger, scheibenförmiger Dauermagnet
25 verwendet werden, in den eine Nut 25a eingestochen ist, welche einen dem Zwischenraum
D entsprechenden Zwischenraumabschnitt D bildet.
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Gemäß Fig. 13 sind die Bürsten 7a, 7b von der Außenseite des Gehäuses
2 her durch die im Außenmantel 3 vorgesehenen Bürsten einführbohrungen 3a, 3b eingesetzt,
welche in einer den beiden Enden des Zwischenraums D entsprechenden Position angeordnet
sind, so daß sich die Gleitstücke 7a1, 7b1 federnd an die
Umfangsfläche
des Kommutators 8 anlegen können.
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Gemäß Fig. 14 sind die Basisteile der Haltestücke 7a3, 7b3 der Bürsten
7a bzw. 7b jeweils in einem der beiden Endabschnitte des flexiblen, halbkreisförmigen
Bürstenhaltebands eingesetzt, wobei diese Haltestücke 7a3, 7b3 durch das Band 26
federnd gegen den äußeren Mantel 3 gehalten werden.
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Beim Zusammenbau des kompakten flachen Motors 1 werden die Bürsten
7a, 7b von der Außenseite des äußeren Mantels 3 her flexibel bzw. federnd in die
Bohrungen da, 3b eingeführt, indem das Bürstenhalteband 26 in Richtung der Pfeile
a und b auseinandergespreizt wird. Dieses Band 26 wird sodann mit Hilfe von in ihm
vorgesehene Bohrungen 26a> 26b, 26c durchsetzenden Schrauben am äußeren Mantel
3 befestigt.
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Bei dem die vorstehend beschriebene Konstruktion besitzenden Motor
1 gemäß den Fig. 9 bis 14 kann der Rotor 15 durch Anschließen einer Stromversorgung
an die nach außen ragenden Enden der gleitfähigen Tragstücke 7a2, 7b2 über die Gleitstücke
7al, 7b1 und den Kommutator an Spannung gelegt werden.
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Durch das magnetische Zusammenwirken dieses Rotors 15 mit den Dauermagneten
16, 17 wird der Rotor 15 in Drehung versetzt, so daß sich die drehbare Welle 9 dreht.
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Wie vorstehend beschrieben, werden die Bürsten 7a, 7b durch das Bürstenhalteband
26 zuverlässig in ihrer Einbaulage gehalten, so daß eine Vereinfachung der Montage
des Motors erzielt und eine zuverlässige Halterung der Bürsten nach der Montage
gewährleistet werden kann. Die Konstruktion der Bürsten 7a, 7b kann jedoch erforderlichenfalls
modifiziert werden, während außerdem die Art und die Stelle der Anbringung des Bürstenhaltebands
26 am Gehäuse 2 ebenfalls gewissen Anderungen zugänglich sind.
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Wie beispielsweise aus Fig. 15 hervorgeht, ist der bei den vorher
beschriebenen Ausführungsformen verwendete Statormagnet unter Verwendung eines Klebmittels
30 oder dgl. durch Ankleben des unteren Endabschnitts der Seitenfläche des Statormagneten
16 an der Oberseite des Jochs 4 befestigt. Da die beiden Statormagneten 16, 17 auf
die in Fig. 16 dargestellte Weise dabei dicht nebeneinander angeordnet sind, so
daß der eine Magnet, d.h. ein N-Polmagnet, dem anderen Magneten, d.h.
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einem S-Polmagneten, zugewandt ist, wirkt eine magnetische Anziehungskraft
vom einen Magneten zum anderen. Vor der Aushärtung des Klebmittels würden sich die
beiden Magneten 16, 17 daher unter dem Einfluß dieser Anziehungskraft gegeneinander
verschieben. Zum Ankleben der beiden Magneten 16, 17 am Joch 4 in einer festgelegten
Position müssen beide Magnete 16, 17 daher bis zur Verfestigung bzw. Erhärtung des
Klebmittels in dieser vorgesehenen Position festgelegt werden, wodurch sich die
Zahl der Fertigungsschritte vergrößert. Die folgende Beschreibung anhand der Fig.
15 bis 21 befaßt sich mit Lösungen dieses Problems.
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Als eine derartige Lösung ist gemäß Fig. 17 im Joch 4 eine Stufe 31
ausgebildet, die als Anschlag für eine dem Magneten 17 zugewandte Seitenfläche des
Magneten 16 dient, um letzteren an einer Verschiebung gegen den Magneten 17 zu verhindern,
wobei die sich an diese Stufe 31 anlegende Seitenfläche des Magneten 16 auf dem
Joch 4 fixiert wird. Anschließend wird zwischen der Seitenfläche des Magneten 16
und dem Joch ein Klebmittel 3Q aufgebracht, das dann zur Befestigung des Magnaten
16 am Joch 4 aushärtet.
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Bei einer anderen, in Fig. 18 veranschaulichten Lösung des genannten
Problems ist ein getrennt vom Joch 4 ausgebildeter, ringförmiger Abstandhalter 32
als Anschlagteil im Zentrum des Jochs 4 vorgesehen. Die innere Seitenfläche des
Magneten 16
kann sich dabei an die Außenumfangsfläche des Abstandstücks
32 anlegen, so daß der Magnet 16 auf dem Joch 4 fixiert ist. Sodann werden der Magnet
16 und das Abstandstück 32 mit Hilfe des Klebmittels 30 am Joch 4 befestigt. Bei
dieser Konstruktion wird die gleiche Wirkung erzielt wie bei der vorher beschriebenen
Lösung.
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Bei einer weiteren, in Fig. 19 dargestellten Lösung werden aus Kunstharz
bestehende, zwischen die Seitenendflächen der Magnete 16, 17 eingefügte Abstandstücke
33, 34 als Anschlagteil benutzt. Hierbei wird eine ähnliche Wirkung erreicht, wie
sie vorstehend beschrieben ist. Dabei können die Abstandstücke 73, 34 selbstverständlich
zusammen mit den Magneten 16, 17 am Joch 4 angeklebt werden, doch können die Abstandstücke
33, 34 dabei auch nach dem Aushärten des Klebmittels 50 für die Verbindung und Befestigung
zwischen den Magneten 16, 17 und dem Joch 4, wenn die Gefahr für eine Verschiebung
der Magnete 16, 17 nicht mehr besteht, herausgenommen werden.
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Die weiteren Lösungen gemäß den Fig. 20 und 21 werden in dem Fall
angewandt, wenn der Magnet 16 unter der Anziehungskraft zwischen ihm und dem Magneten
17 nach innen verschoben werden könnte und infolge eines geringen Abstands zwischen
der Außenseitenfläche des betreffenden Magneten 16, 17 sowie dem äußeren Mantel
3 bzw. dem Seitenwandteil 3 des Jochs die Gefahr besteht, daß sich die Magnete 16,
17 zu diesem Seitenwandteil 3 verschieben könnten. Bei der Ausführungsform gemäß
Fig. 20 wird die Verschiebung des Magneten 16 zum Seitenwandteil 3 dadurch verhindert,
daß im Joch 4 ein weiterer Anschlagteil 35 für die Anlage des äußeren Seitenflächenteils
des Magneten 16 vorgesehen wird, während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 21 die
Verschiebung des Magneten 16 zum Seitenwandteil 3 durch Einfügung eines Abstandstücks
36 zwischen den Wandteil 3 und die äußere Seitenfläche des Magneten 16 verhindert
wird.
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Die im folgenden beschriebene Ausführungsform der Erfindung bezieht
sich auf die Schaffung eines kernlosen Elektromotors, der durch Weglassung des Jochs
einen kompakten und einfachen Aufbau erhält.
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In Fig. 22 sind die den Teilen von Fig. 1 entsprechenden Teile mit
den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, so daß auf ihre nähere Erläuterung verzichtet
werden kann. Der Rotor 15 (vgl.
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z.B. Fig. 7) ist so ausgebildet, daß eine Anzahl von flachen Schleifenspulen
in ringförmiger Anordnung auf der dem Magneten 16 zugewandten Flachseite eines scheibenförmigen,
umlaufenden bzw. Rotorsubstrats 15a angeordnet und z.B. angeklebt sind, so daß sie
einander gegenseitig überlappen. Das Substrat 15a besteht dabei aus einem weichen,
magnetischen Material. Dieser Rotor ist über eine aus einem magnetischen Material
bestehende Hülse 41 an der drehbaren Welle 9 befestigt, die zwischen vorderen und
hinteren Gehäuseteilen 4 bzw. 5 drehbar gelagert ist.
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Infolge dieser Konstruktion wirdein in Fig. 22 durch die gestrichelten
Linien angedeuteter Magnetpfad in der Weise gebildet, daß er den Statormagneten
16, das Substrat 15a und die Hülse 41 einschließt. Die Schleifenspulen des Rotors
15 liegen dabei in diesem Magnetp#ad, so daß eine Rotationskraft des Rotors 15 erzeugt
werden kann.
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Gemäß Fig. 23 ist eine ein Rotations- bzw. Drehungssignal erzeugende
Wicklung 50 um den Außenumfang des Statormagneten 16 herumgewickelt, wobei die Klemmen
51, 52 dieser Wicklung 50 unter elektrischer Isolierung als Rotationssignal-Ausgangsklemmen
nach außen geführt sind. Die restlichen Teile entsprechen im wesentlichen denen
der Konstruktion gemäß Fig. 1.
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Wenn bei der beschriebenen Konstruktion eine Glichspannung zwischen
den Klemmen 14a und 14b angelegt wird, so daß ein Strom über die Bürsten 7a, 7b
und den Kommutator 8 durch die Schlei-Senspulen des Rotors 15 fließen kann, wird
letzterer in der
einen Drehrichtung in Drehung versetzt, da bei
dieser Konstruktion zwischen den Statormagneten 16, 17 und dem hinteren Gehäuseteil
bzw. dem unteren Joch 5 ein den Rotor 15 unter einem rechten Winkel schneidender
Hauptmagnetfluß erzeugt wird. Andererseits erzeugen die jeweiligen Schleifenspulen
des Rotors 15 infolge des sie durchfließenden Stroms einen Magnetfluß. Wenn die
Intensität dieses Magnetflusses, d.h.
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des Magnetfelds, in einer speziellen, diesen Magnetfluß schneidenden
Position betrachtet wird, schwankt die Intensität des Magnetflusses proportional
zur Drehung bzw. Drehzahl des Rotors 15. Da sich außerdem die um den Statormagneten
16 gewickelte, das Drehzahlsignal erzeugende Spule bzw. Wicklung 50 in einer Position
befindet, in welcher sie den durch die Schleifenspulen des Rotors 15 erzeugten Magnetfluß
unter einem rechten Winkel schneidet, wird in der Wicklung 50 eine den Magnetflußschwankungen
proportionale bzw. entsprechende Wechselspannung induziert. Mit anderen Worten:
Da der durch den Statormagneten 16 verlaufende Magnetfluß entsprechend den Schwankungen
des durch die Schleifenspulen des Rotors 15 erzeugten Magnetflusses variiert, wird
in der Wicklung 50 infolge der Variation des Hauptmagnetflusses eine Wechselspannung
induziert. Diese Wechselspannung wird dabei zu einem Signal, dessen Frequenz dem
Schwankungs- bzw. Anderungszyklus des durch die Schleifenspulen des Rotors 15 erzeugten
Magnetflusses, d.h. der Drehung bzw. Drehzahl des Rotors 15 proportional ist. Wenn
daher diese induzierte Spannung als Rotations- bzw. Drehzahlsignal vor den Rotationssignal-Ausgangsklemmen
51, 52 abgenommen und beispielsweise an eine Drehzahlregelschaltung rückgekoppelt
wird, kann die Drehzahl des Rotors 15 stets auf einem vorbestimmten Wert gehalten
werden.
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Hierbei ist zu beachten, daß die Wicklung 50 gemäß Fig. 23 auch als
Abstandstück benutzt werden kann, welches die gleiche Funktion erfüllt wie das Abstandstück
gemäß Fig. 21. Da die Wicklung darüber hinaus dadurch im Gehäuse 2 montiert ist,
daß sie um den Statormagneten 16 herumgewickelt ist, besteht
keine
besondere Notwendigkeit dafür, das Gehäuse größer auszulegen, so daß auch die kennzeichnenden
Merkmale des Flachmotors nicht beeinträchtigt werden.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist
die das Drehzahlsignal erzeugende Wicklung 50 um den Statormagneten 16 herumgewickelt.
Wenn jedoch gemäß den Fig. 25 und 26 in einem Zwischenraum zwischen den Seitenendflächen
der Statormagneten 16, 17 ein Hilfsjoch 53 angeordnet ist, dessen Basisende bzw.
Unterseite an der inneren Bodenfläche des Gehäuses 2 angebracht, beispielsweise
angeklebt und dessen oberes Ende dicht an der Innenfläche des Rotors 15 angeordnet
ist, und um welches eine ein Drehzahlsignal erzeugende Spule 54 herumgewickelt ist,
kann auf ähnliche Weise wie Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ein
Drehzahlsignal erzeugt werden. Da sich die Spule 54 hierbei im Zwischenraum zwischen
den Statormagneten 1G, 17 befindet, braucht das Gehäuse 2 nicht größer ausgebildet
zu werden. Bei dieser Ausführungsform kann somit eine ähnliche Wirkung erzielt werden
wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform.
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In den Fig. 27 und 28 ist ein kernloser Elektromotor gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Dabei ist zwischen den Statormagneten
16 und 17 ein ein Drehzahlsignal erzeugender Rotor 55 auf der Welle 9 an der Seite
der Statormagnete angebracht. Der aus einem magnetischen Material bestehende Rotor
55 ist um seinen Umfang herum mit Ausnehmungen versehen, wodurch Zähne gebildet
werden, welche den Seitenflächen der Statormagnete 16 und 17 zugewandt sind.
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Zwischen den Statormagneten 16 und 17 sind in einem Gehäuse 2 Zwischenräume
56 und 57 festgelegt. In jedem dieser Zwischenräume 56 und 57 ist je ein Hilfsjoch
58 bzw. 59 angeordnet, deren Unterseiten
an der Innenfläche des
Gehäuses 2 befestigt, beispielsweise angeklebt sind. Die freien Enden dieser Ililfsjochs
58 und 59 sind der gezahnten Umfangsfläche des Rotors 55 zugewandt. Um die Hilfsjochs
58 und 59 sind Drehzahlsignal erzeugende Spulen 60 bzw. 61 herumgewickelt. Die Enden
der Spulen 60, 61 sind als Drehzahlsignal-Ausgangsklemmen 62 bzw. 65 aus dem Gehäuse
2 herausgeführt.
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Bei dieser Konstruktion wird ein Hauptma#rnetf## ~tß senkrecht zn
Rotor 15 und zwischen den Statormagneten 16, 17 und einer Deckplatte 5 erzeugt.
Wenn dabei ein Gleichstrom oaispielsweise an die Klemmen 14a und 14b angelegt wird,
so daß del Strom eine Ankerspule des Rotors durchfließt, wird der Rotor 15 in der
einen Drehrichtung in Drehung versetzt, so daß die beschriebene Ausführungsform
als Motor arbeitet. Über len Rotor 55 und somit zwischen den Seitenflächen der Statormagnete
16 und 17 wird dabei ein Hauptmagnetpfad gebildet, durch den ein Streumagnetfluß
erzeugt wird. Ein Streumagnetpfad pL verläuft dabei durch den Hauptmagnetpfad. Wenn
bei umlaufenden Rotor 55 die Zahnabschnitte in die Nähe der Hilfsjochs 58 und 59
gelangen, werden Hilfsmagnetpfade für den Streumagnetpfad erzeugt, wobei ein Teil
#1 des Streumagnetflusses #L durch die Hilfsjochs 58 und 59 geleitet wird.
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Da der Hilfsmagnetpfad während der Drehung des Rotors 55 und mithin
des Rotors 15 intermittierend erzeugt wird, wird der Magnetfluß #1 intermittierend
durch die Hilfsjochs 58 und 59 geleitet. Infolgedessen wird ein Wechselstrom mit
einer der Drehzahl des Rotors 15 proportionalen Frequenz in den Spulen 60 und 61
induziert und als Drehzahlsignal über die betreffenden Ausgangsklemmen 62, 63 abgegeben.
Wenn das Drehzahlsignal beispielsweise verstärkt und an eine Drehzahlregelschaltung
rückgekoppelt wird, kann die Drehzahl des Rotors 15 konstant gehalten werden.
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Da der Rotor 55, die Hilfsjochs 58, 59 sowie die Spulen 60, 61 im
Zwischenraum zwischen den Statormagneten 16 und 17 angeordnet sind, ist kein gesonderter
Einbauraum für diese Teile erforderlich. Die das Drehzahlsignal erzeugende Einrichtung
kann somit im Zwischenraum zwischen den Statormagneten 16 und 17 angeordnet sein,
ohne daß die Funktion des Flachrotors beeinträchtigt wird.
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Die Fig. 29 und 50 veranschaulichen eine andere Ausführungsform der
Erfindung unter Verwendung eines becherförmigen Rotors. Dabei ist eine zylindrische
Ankerspule 7 auf der Umfangsfläche eines scheibenförmigen, isolierenden Rotorsubstrats
mit einem in seinem Zentrum vorgesehenen Anguß 15b angebracht, in dem die provisorisch
auf der Umfangsfläche des Rotorsubstrats festgelegt und durch Gießen durch ein Kunstharz
15d einstückig festgelegt wird. Die Ankerspule 7 weist nicht dargestellte Zuleitungsanschlüsse
zur Verbindung mit einem Kommutator auf, die längs der Oberseite des Substrats 15a
aus dem Gehäuse herausgeführt sind.
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Vorzugsweise ist das Rotorsubstrat 15a in seinem Umfangsteil mit einer
Anzahl von Durchgangsbohrungen 70 versehen, in welche das Kunstharz 15d eingefüllt
werden kann.
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Der becherförmige Rotor 15c ist über den Anguß 15b an einer drehbaren
Welle 9 montiert, die zwischen einer oberen und einer unteren Platte 5 bzw. 4 des
Gehäuses drehbar gelagert ist. Ein Statormagnet 16 ist auf eine Hülse 71 aufgesetzt,
die um die Welle 9 herum zylinderförmig vom Mittelteil der unteren Platte 4 nach
oben ragt. Der Umfang, d.h. die Polfläche des Statormagneten 16 ist der Ankerspule
7 des Rotors 15c zugewandt.
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Die Herstellung des becher-förmigen Rotors 15c erfolgt vorzugsweise
wie folgt:
Gemäß Fig. SO wird die Ankerspule 7 provisorisch am
UmSangsrand des Rotors 15a festgelegt. Nach dem Anbringen eines unteren Formteils
72 in der Weise, daß er den nach unten ragenden Teil der Ankerspule 7 umschließt,
wird ein oberer Formteil 73 auf den unteren Formteil 72 so aufgesetzt, daß die Oberseite
der Ankerspule 7 bedeckt ist. Bei längs der Oberfläche des Substrats 15a aus dem
Gehäuse herausgeführten Zuleitungsanschlossen der Ankerspule 7 wird sodann Kunstharz
15d in Form eines Sols über einen Einlauf 74 in den oberen Formteil 73 eingefüllt,
so daß die Ankerspule 7 sowie der Umfangsteil des Rotorsubstrats 15a, einschließlich
der Durchgangsbohrungen 70, in das Kunstharz eingebettet werden, das anschließend
aushärtet bzw. erstarrt. Auf diese Weise wird ein Rotor der Art gemäß Fig. 29 gebildet.
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Bei dem auf diese Weise einstückig mit dem Kunstharz 15d verbundenen
Rotor 15c sind auch die Durchgangsbohrungen im UmSangsabschnitt der Oberseite des
Rotors 15c mit dem Kunstharz ausgefüllt, so daß dieses einwandfrei mit dem Substrat
15a verbunden, d.h. verankert ist. Auf diese Weise ist die Ankerspule 7 sicher mit
dem Rotorsubstrat 15a verbunden. Aufgrund dieser Konstruktion entfällt de Notwendigkeit
für die Anordnung eines zylindrischen Bauteils zum Bedecken der Oberfläche der Ankerspule
7, woraus sich eine einfachere Rotorkonstruktion ergibt.
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Obgleich bei der vorher beschriebenen Ausführungsform die Durchgangsbohrungen.
70 zur zwangsläufigen Verankerung des Kunstharzes am Umfangsteil des Rotors 15c
herangezogen werden, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.
Beispielsweise können anstelle der Durchgangsbohrungen 70 beliebige Vertiefungen
bzw. Ausnehmungen oder Vorsprünge bzw. Ansätze vorgesehen werden, um das Kunstharz
einwandfrei am Rotorsubstrat zu verankern.
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ALs Ankerflachspule für die vorstehend beschriebenen kernlosen Elektromotoren
wird ein Spulen-bzw. Wicklungsschema aus einer elektrisch leitfähigen Folie oder
ein auf das Spulen substrat aufgedrucktes Spulenmuster benutzt. Bei Flachspulen
ist es jedoch schwierig, eine große Zahl von Windungen vorzusehen.
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Aus diesem Grund muß der Rotor dadurch gebildet werden, daß die einzelnen
Spulenscheiben bzw. -schichten in mehrlagiger Anordnung auf einem Substrat übereinander
geschichtet werden, wobei jede Spuleneinheit der betreffenden Spulenscheibe die
jeweiligen Spuleneinheiten der benachbarten Spulenscheiben überlappt. Außerdem muß
jede Spuleneinheit an ein zugeordnetes Kommutatorstück argeschlossen werden.
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In den Fig. 31 bis 55 ist eine Ankerspule der Art dargestellt, die
einfach an einem Ankerrotor anbringbar ist.
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Fig. 51 veranschaulicht eine Ankerspule, die durch mehrlagiges Wickeln
eines Bands bzw, Streifens gegen sich selbst gebildet worden ist, so daß eine Segmentkonfiguration
mit einem Zuführungsende 83 und einem Ausführungsende 84 gebildet wird, an welche
Zuleitungen 85 bzw. 86 angelötet sind. Gemäß Fig. 32 besteht das Band bzw. der Streifen
81 aus einer elektrisch leitenden Folie 87 und einer auf diese aufkaschierten Isolierfolie
88.
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Da die Ankerspule 82 eine kompakt gewickelte, mehrlagige Anordnung
bildet, vermag sie ihre Eigenform aufrechtzuerhalten, ohne daß sie mit einem Träger,
etwa einem Substrat, verbunden zu werden braucht. Die Spule läßt sich daher leicht
handhaben.
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Da das Band bzw. der Streifen 81 aus einem Laminat aus der elektrisch
leitenden Folie 87 und der Isolierfolie 88 besteht, kann die Gesamtdicke der so
gewickelten Isolierschicht, wenn sie in einer Spule gegen sich selbst gewickelt
ist, um die Eälfte kleiner sein als in dem Fall, wenn die Isolierfolie auf jede
Fläche der elektrisch leitenden Folie aufkaschiert
ist. Aus diesem
Grund kann die gesamte Spule eine geringe Größe besitzen. Außerdem kann dabei eine
größere Zahl von Windungen erreich Xerden. Bei der Herstellung der Ankerspule können
daher die Zahl der Lagen der Spule sowie die Zahl der Spuleneinheiten verringert
werden. Ebenso ist unter Verwendung von Zuleitungsdrähten ein einfacher Anschluß
zwischen benachbarten Spuleneinheiten sowie zwischen der Spuleneinheit und jedem
Korimutatorstück möglich.
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Obgleich bei der eben beschriebenen Ausführuiigsform getrennte Zuleitungen
angeschlossen sind, können mehrere Spuleneinheiten als Ankerspule auf die in Fig.
55 dargestellte Weise kontinuierlich hergestellt werden, ohne daß sie einzeln voneinander
getrennt zu werden brauchen. In diesem Fall ist mit Ausnahme eines elektrischen
Anschlusses an jedem Ende der Ankerspule jegliche Verbindung zwischen den einander
benachbarten Spuleneinheiten überflüssig, so daß die gesamte Ankerspule einfacher
zu montieren ist.