DE2744979C2

DE2744979C2 - Motor

Info

Publication number: DE2744979C2
Application number: DE19772744979
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim 5162 Niederzier Andrasch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-10-06
Filing date: 1977-10-06
Publication date: 1983-04-14
Also published as: DE2744979A1

Description

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Das Hauptpatent betrifft einen Motor mit einem Stator, dessen permanentmagnetische, längs des Umfangs gleiche Polarität aufweisende Pole eine in Drehrichtung zunehmende Induktion hervorrufen, mit einem Rotorpole aufweisenden Rotor und mit einer mechanisch oder elektrisch wirkenden Einrichtung zur Überwindung der Stufe von der höchsten zur niedrigsten Induktion des Stators, wobei die Rotorpole ebenfalls permenentmagnetisch sind und untereinander gleiche, jedoch zu der Polarität der mit ihnen zusammenwirkenden Statorpole entgegengesetzte Polarität haben und die Statorpole gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.

Während bekannte Motoren, auch solche, bei denen der Stator oder der Rotor als Permanentmagnet ausgebildet ist, zur Erzeugung des das Drehmoment erzeugenden Drehfeldes bzw. Magnetfeldes elektromagnetische Wicklungen benötigen und somit von dem Vorhandensein bzw. der Betriebsbereitschaft einer Stromquelle abhängig sind, kann der Motor gemäß dem Hauptpatent unabhängig von einer Stromquelle eine Rotordrehung um eine Polteilung durchführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den in dem Hauptpatent beschriebenen und geschützten Motor dahingehend weiter auszubilden, daß bei gleichem Motordurchmesser ein höheres Drehmoment erzielt werden kann. Mit einer bevorzugten Ausführungsform dieses Motors soll außerdem eine möglichst schmale Bauweise erreicht werden.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen definierte Erfindung bzw. weitere Ausgestaltung des Gegenstandes des Hauptpatents gelöst

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen im einzelnen beschrieben. In diesen zeigt

F i g. 1 eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Motors in einer schematisierten Darstellungsweise;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Statorhälfte des in F i g. 1 dargestellten Magnetmotors in Richtung der Pfeile 2-2 gesehen; und

F i g. 3 eine Seitenansicht des Rotors des in F i g. 1 dargestellten Magnetmotors in Richtung der Pfeile 3-3 gesehen,

Fig.4 eine stark schematisierte Abwicklung eines mehrere Rotorscheiben und mehrere Statorteile aufweisenden Ausführungsbeispiels der Erfindung.

An den Innenflächen der Schenkel eines U-förmigen Ständerteils 1 sind spiegelsymmetrisch zueinander zwei Statorhä/ften 2 und 3 befestigt. Zwiscnen diesen beiden Statcrhälften ist auf einer drehbeweglich in diesen gelagerten Motorwelle 4 ein scheibenförmig ausgebildeter Rotor 5 befestigt. In dem aus einem nichtmagnetischen Material, beispielsweise Kunststoff, bestehenden Trägerkörper des Rotors 5 sind drei stabförmige Permanentmagnete 6 (Fig.3) radial zur Motorwelle 4 und zueinander um 120° versetzt angeordnet. Die Nordpole dieser Magnete sind nach außen und die Südpole nach innen zur Motorwelle hin gerichtet.

In den beiden Statorhälften 2 und 3, welche beispielsweise ebenfalls aus Kunststoff bestehen können, sind jeweils sternförmig zur Motorwelle 4 eine Vielzahl von stabförmigen Permanentmagneten 7 angeordnet, deren Abstand von der Welle 4 ebenso groß ist wie der Abstand der Rotor-Permanentmagnete 6 von der Welle 4. Die Nordpole der Stator-Permanentmagnete 7 sind jedoch nach innen zur Motorwelle 4 hin und die Südpole nach außen gerichtet, so daß ungleichnamige Stator- und Rotor-Magnetpole einander gegenüberliegen können. Die Stator-Magnete 7 sind ferner in Bezug zu den Stirnflächen des Rotors 5, ausgehend von einer Stufe 8 in jeder Statorstirnfläche, schraubenlinienförmig zurückversetzt, um einen immer größer werdenden Luftspalt zwischen Rotor und Stator zu erreichen. Der der Stufe 8 der schraubenlinienförmig verlaufenden Ringfläche der beiden Statorhälften 2 und 3 und dem Rotor am nächsten liegende Permanentmagnet net 9 beider Statorhälften ist als Hufeisenmagnet ausgebildet und trägt eine elektromagnetische Wicklung 9. Die Anschlußleiter 11 und 12 dieser Wicklungen sind nach außen geführt. Der Anschlußleiter 12 ist mit dem Minuspol einer Gleichspannungsquelle und der Anschlußleiter 11 mit einem ersten Schleifkontakt 13 einer mit der Welle 4 fest verbundenen Schleifring-Kontaktscheibe 15 verbunden. Ein zweiter Schleifkontakt 14 ist mit dem Pluspol der Spannungsquelle verbunden.

Um einen gleichmäßigen Abstand zwischen dem Rotor 5 und den beiden Statorhälften 2 und 3 sicherzustellen, ist der Rotor beidseitig mit einem

ringförmigen konzentrischen Ansatz 17 versehen, während die beiden Statorhälften 2 und 3 planparallel zu diesen Ansätzen 17 ausgebildete ringförmige Flächen 16 aufweisen.

Die Wirkungsweise dieses Ausfühmngr.beispiels des erfindungsgemäßen Motors ist wie folgt: Da die Rotormagnete das Bestreben haben, sich in Richtung der höheren Induktion d.h. in Richtung des kleiner werdenden Luftspaltes zu bewegen, die maximale Induktion jedoch für die in den F i g. 1 und 3 dargestellte Rotorstelliijg noch für keinen der Rotormagnete 6 erreicht ist, wird sich der Rotor 5 zunächst um 90° im Uhrzeigersinn weiterbewegen, wodurch der obere Magnet in F i g. 3 mit dem Statormagnet 9 zur Deckung kommt. Dies ist die Stellung maximaler Induktion für den genannten Rotormagnet und somit würde der Rotor in dieser Stellung zum Stillstand kommen. In dieser Rotor- und Schleifringstellung wird über die Schleifkontakte 13 und 14 die elektromagnetische Wicklung 10 des Statormagneten 9 mit dei Spannungsquelle verbunden und erregt. Dadurch wird das Magnetfeld dieses Magneten kompensiert und ein Magnetfeld in Gegenrichtung aufgebaut, so daß der entsprechende Rotormsgnet abgestoßen wird und der Rotor, unterstützt durch die Wirkung der beiden anderen Rotormagnete, sich weiterdrehen kann.

Damit ist die genannte Schwelle zwischen höchster und niedrigster Induktion überwunden, und der Rotor kann ohne Zufuhr elektrischer Energie weiterdrehen, bis der nächste der drei Rotormagnete 6 diese Schwelle Jo erreicht.

Das in Fig.4 in Form einer stark schematisierten Abwicklung dargestellte weitere Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht aus drei auf einer einzigen Motorwelle M W befestigten Rotorscheiben R\, R₂ und i*> R₃, die zwischen jeweils zwei von insgesamt vier Statorteilen St\ bis Si₄ angeordnet sind. Da die Stator- und Rotormagnete (es wurde jeweils nur ein Rotormagnet dargestellt, obwohl auch bei diesem Ausführungsbeispiel mehrere, z. B. drei Rotormagnete pro Rotor- "0 scheibe vorgesehen sein können) auch in diesem Ausführungsbeispiel strahlenförmig angeordnet sind, sind in der Abwicklung nur die jeweils äußeren Pole zu sehen, d. h. bei allen Statorteilen liegen die Südpole außen, während die Polung der Rotormagnete abwechseit. Da nämlich durch die schraubenlinienförmige Anordnung der Statonnagnete Slatorpaare mit in Drehrichtung (angedeutet durch die Pfeile) kleiner werdendem Luftspalt und Statorpaare mit in Drehrichtung größer werdendem Luftspalt gebildet werden, müssen zur Erzielung einer einheitlichen Drehwirkung die Rotormagnete zwischen den zuerst genannten Statorpaaren ungleichmäßig zu den benachbarten Statormagneten gepolt sein, während die Rotormagnete zwischen den zuletzt genannten Statorpaaren gleichnamig zu den benachbarten Statormagneten gepolt sein müssen. Im ersten Falle erfolgt die Drehwirkung durch anziehende und im zweiten Falle durch abstoßende Kräfte. Der Rotor R\ arbeitet somit in der bereits im Zusammenhang mit den F i g. 1 bis 3 beschriebenen Weise mit den Statorteilen St\ und St₂ zusammen, wobei sein ungleichnamig zu den Statormagneten gepolter Magnet und damit die Rotorscheibe in Richtung des kleiner werdenden Luftspaltes gezogen wird. Die Rotoren R₂ und Rz liegen dagegen zwischen den Staiorpaaren Sr₁ und Sh bzw. Se₂ und Sh, welche in Drehrichtung einen größer werdenden Luftspalt bilden. Da die Magnete dieser Rotoren jedoch gleichnamig zu den Statormagneten gepolt sind, werden sie aufgrund der abstoßenden Kräfte in Richtung dieses größer werdenden Luftspaltes gedrängt, so daß alle drei Rotoren im gleichen Drehsinn auf die Motorwelle wirken.

Die Schwelle von der höchsten zur niedrigsten Induktion im Falle des Systems St₁-R^-St₂ und die Schwelle von der niedrigsten zur höchsten Induktion im Falle der Systeme Sf₃ -A₂- St, und St₂ — Ri — St, kann wieder durch über eine Schleifringanordnung gesteuerte Elektromagnete EM überwunden werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind an den jeweils äußeren Statorteilen Stj und Su unmittelbar nach der Schwelle starke Elektromagnete vorgesehen, die in ihrem nichterregten Zustand als Permanentmagnete arbeiten. Werden sie erregt, wird ihre Polung umgekehrt, so daß sie in anziehendem Sinne auf die Magnete der Rotoren R₂ und A3 wirken. Nach Überwinden der Schwelle werden die Elektromagnete wieder entregt, und die Rotoren drehen wieder ausschließlich durch die Wirkung der Permanentmagnete weiter.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Motor mit einem Stator, dessen permanentmagnetische, längs des Umfangs gleiche Polarität aufweisende Pole eine in Drehrichtung zunehmende Induktion hervorrufen, mit einem Rotorpole aufweisenden Rotor und mit einer mechanisch oder elektrisch wirkenden Einrichtung zur Überwindung der Stufe von der höchsten zur niedrigsten Induktion des Stators, wobei die Rotorpole ebenfalls permanentmagnetisch sind und untereinander gleiche, jedoch zu der Polarität der mit ihnen zusammenwirkenden Statorpole entgegengesetzte Polarität haben und die Statorpole gleichmäßig über den Umfang verteilt sind, gemäß Patent 27 06 691, dadurch gekennzeichnet, daß Rotor (5) und Stator (2, 3) axial nebeneinander angeordnet sind.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator aus zwei in bezug auf den Rotor (5) spiegelsymmetrisch ausgebildeten Statorhälften (2, 3) besteht, zwischen denen der Rotor (5) angeordnet ist.

3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zunehmende Induktion durch in Drehrichtung kleiner werdende axiale Luftspalte zwischen dem Rotor (5) und den beiden Statorhälften (2,3) bewirkt wird.

4. Motor nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator aus 3 oder mehr in axialem Abstand voneinander angeordneten Statorteilen besteht, zwischen denen jeweils eines der auf einer gemeinsamen Rotorwelle befestigten Rotorteile angeordnet ist, daß je zwei aufeinanderfolgende Statorteile in bezug auf den dazwischenliegenden Rotorteil spiegelsymmetrisch ausgebildet sind und daß aufeinanderfolgende Rotorteile derart magnetisiert sind, daß der erste und gegebenenfalls dritte, fünfte,... Rotorteil eine zu den mit ihm zusammen wirkenden Statorteilen entgegengesetzte Polarität, der zweite und gegebenenfalls vierte, sechste, ... Rotorteil aber eine den mit ihm zusammenwirkenden Statorteilen gleiche Polarität aufweist.