DE2546840B2 - Gleichstrom-motorgenerator - Google Patents

Description

Fig. 1 ist ein Axialschnitt einer ersten Ausführungsform,

Fig.2 ist ein Axialschnitt einer Variante des Motorgenerators nach Fig. 1,

F i g. 3 ist ein Axialschnitt einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motorgenerators,

Fig.4a und 4b sind Axial- bzw. Radialschnitte noch einer weiteren Ausführungsform.

Der in F i g. 1 dargestellte Motorgenerator weist einen Anker auf, der im wesentlichen durch einen Flansch 1 sowie eine Generatorwicklung 2 und eine Motorwicklung 3 gebildet wird. Der Flansch 1 besitzt eine rohrförmige koaxiale Verlängerung la, von der die beiden Wicklungen getragen werden. Die Generatorwicklung 2 liegt zur Gänze auf der Außenfläche des Flansches 1, la auf, während die in Axialrichtung neben der Generatorwicklung angeordnete Motorwicklung lediglich an einem Ende vom Ende der rohrförmigen Verlängerung la des Flansches getragen wird und der übrige Teil dieser Wicklung selbsttragend ist. Die Herstellung der beiden Wicklungen erfolgt in an sich bekannter Weise.

Der feststehende magnetische Kreis des Motorgenerators der F i g. 1 weist zwei im Inneren des Glockenankers angeordnete Permanentmagneten 4 und 5, einen den Anker umgebenden zylindrischen Gehäuseteil 6 aus magnetisch leitendem Material sowie einen Trägerteil 7 auf. Der Teil 7 hat die Form eines mit einem axialen Dorn versehenen Flansches, der den Gehäuseteil 6 abschließt und auf seinem Dorn die beiden Permanentmagneten trägt. Der Trägerteil 7 weist ferner eine axiale Bohrung auf, an deren beiden Enden Lager 8 und 9 zur Lagerung der Ar.kerachse 10 angeordnet sind. Der dargestellte Motorgenerator weist ferner zwei Kollektoren 11 und 12 auf, die je einer Wicklung zugeordnet sind und beispielsweise gemäß der DT-OS 23 61 963 ausgebildet sind.

Die Permanentmagneten 4 und 5 sind in der gleichen Weise magnetisiert und weisen jeder mindestens ein Paar von diametral gegenüberliegenden Polen auf, wobei die magnetisierten Teile der Magnete 4 und 5 untereinander in Axialrichtung ausgerichtet sind. Die getrennte Ausführung der beiden Magneten hat in diesem Beispiel lediglich den Zweck, ihre Herstellung zu vereinfachen, was insbesondere bei zylindrischen Magneten von unterschiedlichen Durchmessern von Bedeutung ist. Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, weist der Magnet 4 einen etwas größeren äußeren Durchmesser auf als der Magnet 5, der von der rohrförmigen Verlängerung la des Flansches 1 umgeben ist. Der Luftspalt zwischen den Teilen 4, 5 einerseits und 6 andererseits läßt dem Anker ein radiales Spiel, welches praktisch über die ganze Länge der beiden Wicklungen gleich groß ist.

Der magnetische Fluß, der von den beiden Magneten 4 und 5 erzeugt wird und die Wicklungen 2 und 3 durchquert, schließt sich über den Gehäuseteil 6. Die die beiden Wicklungen durchsetzenden Teile dieses Flusses sind praktisch in Axialrichtung voneinander getrennt, wodurch eine induktive Kupplung der beiden Wicklungen beseitigt wird.

In F i g. 2 ist eine Variante der Ausführungsform von F i g. 1 dargestellt, bei der die analogen Teile mit den gleichen, jedoch apostrophierten Bezugsziffern bezeichnet sind. Bei dieser Ausführungsvariante umgibt die rohrförmige Verlängerung la'des Ankcrflanschcs Γ die entsprechenden Wicklungsteile, wobei der größere Teil der Motorwicklung 3' wieder selbsttragend ist. Der Permanentmagnet 4' kann in diesem Fall aus einem einzigen Stück hergestellt sein, während der Gehäuseteil 6' zur Aufnahme des Teils la'an der entsprechenden Stelle einen leicht vergrößerten Innendurchmesser aufweist.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der für den Generatorteil und für den Motorteil getrennte Permanentmagneten verwendet werden. Der Anker dieses Motorgenerators ist analog ausgebildet wie derjenige nach Fig. 2, wobei ein Flansch 31 mit seiner rohrförmigen Verlängerung 31a zwei axial nebeneinander liegende Wicklungen 32 und 33 trägt Die zum Großteil selbsttragende Wicklung 33 dient als Motorwicklung. Der feststehende magnetische Kreis des Motorteils der Maschine weist einerseits einen ringförmigen Permanentmagneten 34 auf, welcher den entsprechenden Abschnitt des Ankers umgibt, sowie andererseits einen äußeren, ringförmigen, den Magneten 34 umgebenden Teil 36 und einen im Innern des Ankers angeordneten und von der Rotorachse 310 durchquerten Innenteil 36', wobei die Teile 36 und 36' den magnetischen Kreis schließen.

Der Generatorteil der Maschine weist einen ringförmigen, im Innern des Ankers angeordneten Permanentmagneten 35 auf, welcher denselben Durchmesser wie der Teil 36' besitzt. Der zugehörige Ankerabschnitt ist außen von einem Gehäuseteil 36" aus weichmagnetischem Material umgeben, wobei die beiden Gehäuseteile 36 und 36" durch einen nicht magnetisierbaren Trägerteil 313 verbunden sind.

Die Ausführungsform nach F i g. 3 weist zwei getrennte feststehende magnetische Kreise auf, durch die eine Trennung der magnetischen Flüsse, welche die Motorwicklung bzw. die Generatorwicklung durchsetzen, erreicht wird. Die Ausbildung des Motormagneten 34 als Außenmagnet erlaubt es, für diesen einen Magneten von ausreichender Größe zu wählen, ohne den Durchmesser des Ankers zu vergrößern.

Die F i g. 4a und 4b stellen eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motorgenerators dar, bei der die beiden Wicklungen nicht axial nebeneinander, sondern koaxial mit einem radialen Zwischenraum angeordnet sind. Der Axialschnitt von F i g. 4a zeigt den aus zwei Teilen 41 und 41' bestehenden Trägerflansch für die Wicklungen 42 und 43. Beide Wicklungen sind als zylindrische selbsttragende Wicklungen ausgebildet und sind an einem Ende auf den Trägerteilen 41 und 41' befestigt. Die Durchmesser beider Wicklungen sind so weit verschieden, daß zwischen diesen Wicklungen ein ringförmiger Hohlraum entsteht. Die feststehenden magnetischen Kreise dieses Motorgenerators werden durch vier Teile gebildet, und zwar durch einen innerhalb der den kleineren Durchmesser besitzenden Wicklung 42 angeordneten, zylindrischen Magneten 44, einen ringförmigen, weichmagnetischen, im Hohlraum zwischen den beiden Wicklungen 42 und 43 angeordneten rohrförmigen Teil 46, einen die äußere Wicklung 43 umgebenden Magneten 45 und einen Gehäuseteil 46' aus weichmagnetischem Material, der den äußeren Magneten 45 umgibt und trägt. Die genannten vier Statorteile sind auf einem Trägerflansch 47 befestigt, welcher den Gehäuseteil 46' an einem Ende abschließt und eines der Lager 48 trägt, in denen die Ankerachse 410 gelagert ist.

F i g. 4b zeigt im Radialschnitt die Magnetisierung der Magneten 44 und 45, die im vorliegenden Beispiel bipolar ausgeführt sind. Die magnetischen Flüsse, welche die Motorwicklung 43 einerseits und die

Generatorwicklung 42 andererseits durchsetzen, schließen sich im gemeinsamen Teil 46, durchsetzen jedoch nicht die andere der beiden Wicklungen. Bei dieser Anordnung wird daher gleichfalls eine Trennung der beiden Flüsse erzielt und die induktive Kopplung zwischen der Motorwicklung und der Generatorwicklung beseitigt. ,

Im Rahmen der beschriebenen Ausführungsformen sind zahlreiche konstruktive Varianten möglich. Insbesondere können die verwendeten Permanentmagneten eine Vielzahl von Polen besitzen und die Wicklungen können in verschiedener Form ausgebildet und getragen werden. Beispiclswiese kann an Stelle des rohrförmigen Trägerteils la in Fig. 1 eine dünne Kunststoffschicht am äußeren Umfang zweier axial nebeneinander angeordneter Wicklungen, wie 2 und 3, aufgebracht werden und damit ein tragfähiges Wicklungsgebilde hergestellt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Gleichstrom-Motorgenerator, der aaf einem gemeinsamen Glockenanker eine Motor- sowie eine Generatorwicklung aufweist, welche mit mindestens S einem feststehenden Magnetkreis zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Motor- und die Generatorwicklung derart angeordnet und die feststehenden Magnetkreise derart ausgebildet sind, daß der die eine der Wicklungen durchsetzende magnetische Fluß von dem die andere Wicklung durchsetzenden Fluß räumlich getrennt ist.

2. Motorgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen als koaxiale, axial nebeneinander angeordnete Wicklungspakete von gleichem Durchmesser ausgebildet sind.

3. Motorgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker einen Flansch mit einem rohrförmigen koaxialen Verlängerungsteii aufweist, wobei der Verlängerungsteii an seiner Außenfläche die Generatorwicklung und einen in Axialrichtung daran anschließenden Teil der Moiorwicklung trägt.

4. Motorgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker einen Flansch mit einem rohrförmigen koaxialen Verlängerungsteil aufweist, wobei der Verlängerungsteil die Generatorwicklung und einen in Axialrichtung daran anschließenden Teil der Motorwicklung umgibt und trägt.

5. Motorgenerator nach einem der Ansprüche 2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen von einer im Vergleich zu den Wicklungen dünnen Kunststoff-Trägerschicht umhüllt sind.

6. Motorgenerator nach einem der Ansprüche 2 bis 5 mit einem magnetischen Kreis, der in Radialrichtung zu beiden Seiten des Ankers angeordnete Teile aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an der Stelle der Po)e des magnetischen Kreises ein Luftspalt vorhanden ist, der dem Anker in Radialrichtung ein praktisch über die gesamte axiale Länge der Wicklungen gleich großes Spiel läßt.

7. Motorgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wicklungen koaxial mit einem radialen Zwischenraum angeordnet sind und daß ein rohrförmiger Teil des feststehenden magnetischen Kreises innerhalb des zwischen den Wicklungen gebildeten ringförmigen Hohlraumes angeordnet ist, wobei zwischen den außerhalb und innerhalb des Ankers angeordneten Teilen des magnetischen Kreises zu beiden Seiten des rohrförmigen Teiles Luftspalte gebildet werden.

8. Motorgenerator nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei getrennte Permanentmagnete aufweist, welche zwei feststehenden magnetischen Kreisen angehören und von denen einer mit der Motorwicklung und einer mit der Generatorwicklung zusammenwirkt

9. Motorgenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Motorwicklung zusammenwirkende Magnet außerhalb des Ankers angeordnet ist und der mit der Generatorwicklung zusammenwirkende Magnet innerhalb des Ankers angeordnet ist, wobei Teile aus magnetisch leitendem Material jeden der beiden magnetischen Kreise schließen.

Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Motorgenerator der auf einem gemeinsamen Glockenanker eine Motor- sowie eine Generatorwicklung aufweist, welche mit mindestens einem feststehenden Magnetkreis zusammenwirken (DT-OS 23 61 963).

Bei Motorgeneratoren dieses Typs erlaubt die Anordnung der beiden Wicklungen auf einem gemeinsamen Anker, Veränderungen der gegenseitigen Lage verschiedener Anker und mechanische Resonanzen, die bei Maschinen mit getrennten Rotoren (z.B. GB-PS 11 99 497) bei starken Beschleunigungen und Abbremsungen auftreten können, zu vermeiden. Bei Verwendung eines gemeinsamen Ankers entsteht jedoch ein anderes Problem, und zwar jenes der induktiven Kopplung zwischen den Wicklungen. Bei den bekannten Motorgeneratoren sind die Motor- und die Generatorwicklung übereinander oder nebeneinander angeordnet, so daß die Stromänderungen in der Motorwicklung, wie sie vor allem bei der Kommutation stattfinden, starke Störspannungen in der Generatorwicklung induzieren. Diese Erscheinung ist äußerst störend und stellt einen schwerwiegenden Nachteil dieser Art von Motorgenerator dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die induktive Kopplung zwischen der Motor- und der Gene-atorwicklung bei Gleichst rommaschinen der genannten Art zu beseitigen.

Dies wird bei einem Motorgenerator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Motor- und die Generatorwicklung derart angeordnet und die feststehenden Magnetkreise derart ausgebildet sind, daß der die eine der Wicklungen durchsetzende magnetische Fluß von dem die andere Wicklung durchsetzenden Fluß räumlich getrennt ist.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleichstrom-Motorgenerators sind die beiden Wicklungen als koaxiale, axial nebeneinander angeordnete Wicklungspakete ausgebildet. Der Anker weist vorzugsweise einen Flansch mit einem rohrförmigen koaxialen Verlängerungsteil auf, welcher die Generatorwicklung und einen daran anschließenden Teil der Motorwicklung trägt, wobei diese Wicklungen von der äußeren oder der inneren Oberfläche der rohrförmigen Verlängerung getragen werden können. Die in radialer Richtung zu beiden Seite!- j;s Ankers angeordneten Teile des feststehenden r^iietischen Kreises bilden, zumindest an den Polen, einen Luftspalt, welcher dem Anker ein praktisch über die ganze axiale Länge, über die sich die Wicklungen erstrecken, gleich großes radiales Spiel einräumt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die beiden Wicklungen koaxial mit einem radialen Zwischenraum angeordnet, so daß sie einen doppelwandigen Glockenanker bilden, wobei ein rohrförmiger Teil des feststehenden magnetischen Kreises in den zwischen den Wicklungen vorhandenen ringförmigen Raum eintritt und mit den außerhalb und innerhalb des Ankers angeordneten Teilen des magnetischen Kreises zu beiden Seiten des rohrförmigen Statorteiles gelegene Luftspalte bildet.

Der erfindungsgemäße Motorgenerator kann zwe getrennte Permanentmagnete aufweisen, welche zwe magnetische Kreise bilden, wobei der eine mit dei Motorwicklung und der andere mit der Generatorwick lung zusammenwirkt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele nähei erläutert.