DE2831774C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit Scheibenrotor, in dessen ebenen Luftspalt eine eisenlose Statorwicklung angeordnet ist, welcher wenigstens auf einer Seite ein permanentmagnetischer Ring mit axial magnetisierten Segmenten und auf beiden Seiten weichmagnetische ebene Scheiben für den magnetischen Rückschluß zugeordnet sind, wobei der Motor einen zur Rotorwelle koaxialen Tachogenerator aufweist. Ein derartiger Motor der sogenannten Scheibenläuferbauart ist aus der DE-OS 25 35 187 bekannt. Bei solchen Motoren, welche vorzugsweise zum Direktantrieb von Platten verwendet werden, wird die Drehzahl mit einem axial mit dem Motor verbundenen elektrodynamischen Tachogenerator versehen. Die Anwendung verlangt eine möglichst kompakte Bauweise. Die axiale Ausdehnung des Motors darf auch bei aufgesetzten Tachogenerator nocht groß werden.

Es entsteht dabei das Problem, daß in die induzierende Wicklung des Tachogenerators, die sich parallel zur scheibenartig angeordneten Statorwicklung des Motors erstreckt, magnetische Streufelder von der Motor­ wicklung ausgehend in diese Tachogeneratorwicklung erstrecken. Nach dem Stand der Technik wird eine gegenseitige Beeinflußung der Magnetkreise des Tachogenerators und des Motors durch eine magnetische Abschirmung oder durch eine Kompensationsspule erreicht. Dieser Aufwand soll vermieden werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung auch bei axial gedrängtem Aufbau eines Motors mit Tachogene­ rator eine minimale gegenseitige Beeinflussung der Magnetkreise von Tachogenerator und Motor zu erreichen. Insbesondere soll der Streufluß vom Motor in den Tachogenerator minimiert werden.

Auch andere Einstreuungen von dem Motor benachbarten Geräten sollten möglichst unterbunden werden. Die allgemeine Lösung der Aufgabe geht aus dem kenn­ zeichnenden Teil des Hauptanspruchs hervor. Die Trennung der Kreise erfolgt auf einfache mechanische Weise durch möglichst dicke nicht magnetische Teile.

Es sind mehrere Ausgestaltungen möglich.

Ein im Magnetkreis des Rotors liegender Rotorteil kann aus nichtmagnetischem Stoff hergestellt sein, wie dies in der DE-OS 25 33 187 beim dort definierten Motor schon beschrieben ist.

Die ebenfalls zum Magnetkreis gehörende obere Tragplatte kann eine vergrößerte zentrale Öffnung aufweisen. Es kann auch eine nichtmagnetische Büchse als drehfeste Verbindung zwischen der Rotorwelle und dem Rotor zwischengefügt werden. Schließlich kann die Rotorwelle auch aus unmagnetischem Stahl bestehen.

Mit gleichen Maßnahmen läßt sich auch der magnetische Rückfluß über die Rotorwelle im Tachogenerator mit einem erhöhten magnetischen Widerstand versehen.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung verschieden abgewandelten Ausführungs­ formen in den Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 ein Schnittbild durch ein erstes Aus­ führungsbeispiel,

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform ebenfalls im Schnitt,

Fig. 3 ein Detail aus der Anordnung im Tachogene­ rator und

Fig. 4 eine für den Tachogenerator abgewandelte Ausführungsform im Detail.

Ein mehrpoliger kollektorloser Gleichstrommotor 10 ist als sogenannter Scheibenläufer ausgebildet und dient vorzugsweise zum Direktantrieb mittels Welle 11. Ein schalenförmiges Druckgußgehäuse 12 weist ein zentrales Lagerrohr 13 auf. Hierin ist die Welle 11 in zwei Lagern 14 und 15 aufgenommen. Das Lagerrohr 13 geht in eine Bodenplatte 17 und diese radialaußen in einen Abschnitt 18 über. Periphär ist das Gehäuse von einem axialen Ringabschnitt 19 geschlossen, welches noch den äußeren Rand eines scheibenförmigen Rotors 20 umschließt.

Von der Bodenplatte 17 erstreckt sich nach unten ein Rohrabschnitt 26 welcher einen Tachogenerator umschließt und ein Axiallager für die Welle 11 trägt. Der Ringabschnitt 18 trägt eine Statorspule ohne Bezugszahl. Eine Leiterplatte 75 ist mit den zum Betrieb notwendigen elektronischen Bauelementen bestückt.

Der Rotor 20 besteht aus einem zentralen glocken­ förmigen Distanzstück 93, in welche oben eine Tragplatte 91 und unten in einer Ringnut 97 eine magnetische Rückschlußscheibe 63 eingefügt ist. An der Tragplatte 91 hängt der Magnet 90. Weitere Einzelheiten und die Montage der hier gezeigten Einzelteile sind in der DE-OS 26 32 013 näher beschrieben.

Das zum Rotor gehörende glockenförmige Distanzstück 93 kann aus einem Material hergestellt sein, mit dem der magnetische Widerstand zwischen Träger- und Rückschlußplatte 91 bzw. 63 vergrößert wird. Zum gleichen Zweck kann auch eine Vergrößerung der Zentralöffnung 395 in der oberen Tragplatte 91 dienen.

Eine weitere Verbesserung läßt sich erzielen, wenn die zylindrische Innenwand des Distanzstückes 93, wie als Ausführungsform 393 eingezeichnet, mit gleichem Durchmesser axial durchgehend ausgeführt und der oberen weichmagnetischen Tragplatte 91 im magnetischen Fluß einen gleichen Durchmesser ihrer Zentralöffnung verleiht, wobei diese Platte 91 mitsamt dem umgestalteten Distanzstück 393 über diese bei zylindrisch durchgehende Öffnung die untere Rück­ schlußplatte 83 auch und somit den gesamten Rotor tragend über ein nichtmagnetisches buchsenartiges Teil 394 mit der Welle verbunden ist. Dadurch vergrößert sich der magnetische Widerstand zwischen der ferromagnetischen Welle 11 und den Rückschlußteilen des magnetischen Kreises des Rotors 20 weiter.

Würde das Distanzstück 93 auch noch im Außendurch­ messer reduziert, so daß dieses Distanzstück etwa eine zylindrische Wandstärke wie eine der beiden Rück­ schlußplatten 63 bzw. 91 aufweist, und würde dieses hülsenartige Teil 393 weichferromagnetischer Art sein, würde dadurch eine Streuflußableitung von der Statorwicklung in die Rotorwelle hinein außerdem weiter reduziert. Durch den größeren Abstand des magnetischen Distanzteils 93, 393 von der Spule bzw. der Statorwicklung würde die Streuflußinduktivität reduziert, weil die äußeren Windungen von jeder einzelnen Spule von diesem ferromagnetischen Distanzstück dann einen größeren Abstand haben.

Eine prinzipiell und unabhängig von der jeweiligen Konstruktion sehr wirksame Maßnahme ist die Verwendung von nicht-magnetischem Stahl für die koaxiale Antriebswelle 39; jedoch können der Verwendung eines solchen Stahls in Sonderfällen wirtschaftliche und sonstige nachteilige Werkstoffeigenschaften entgegen­ stehen.

Im Tachogeneratorteil befinden sich zwischen der Ringwand 26 zwei gezahnte Scheiben 48′ und 48′′ mit den Zähnen 49. Der magnetische Rückfluß erfolgt über radial weit außen am Rand der Tachogeneratoranordnung liegende konzentrische Wicklungen 130 eng um diese Wicklung herum, in dem der Fluß von den Zähnen 49 der Zahnscheibe 48′, 48′′ ein Stück weit durch diese Zahnscheibe und von dort in ein mitrotierendes ferromagnetisches Ringteil 131 kräftigen Querschnitts gelangt und von dort über ein Luftspalt 131 a in ein die Wicklung 130 von zwei Seiten eng benachbart umschließendes ferromagnetisches (vorzugsweise weichmagnetisches), ringartiges, gegebenenfalls mit einem Kragen 135 versehenes als Stanzbiegeteil ausgebildetes Teil 132 übergeht, von wo es in einen heteropolar magnetisierten "Gummimagneten" 54′ und von dort weiter über einen Luftspalt 133 in die Zahn­ scheibe 48 gelangt.

Einer weitergehenden vorteilhaften Entkopplung des Tachogenerators vom Motorstreufluß als auch zur Reduktion der Streueinwirkung in den Tachogenerator von außen, zum Beispiel geräteseitiger Streufelder, dient es, wenn diese ferromagnetische Scheibe 48 derart ringförmig ausgestaltet ist, daß sie durch eine nicht magnetische Haltevorrichtung, die sich bis zu den magnetischen Kreisen des Tachogenerators radial erstreckt, getragen ist. Es handelt sich mithin im Vergleich zum Luftspaltdurchmesser um ordnungsmäßig gleich große zentrale Ausnehmungen, so daß die gezahnten Tachoscheiben 48′, 48′′ lediglich im Randbereich ferromagnetisch sind.

Der magnetische Kreis des Tachogenerators ist so gestaltet, daß er die induzierten ringartigen Wicklungen großen Außendurchmessers (gleich groß wie der Luftspalt des Tachogenerators) möglichst eng umschließt und gerade radial innerhalb der Windungen 130 (Fig. 1) zwar für die vielen magnetischen Kreisen der Einzelpole genügend, jedoch darüber hinaus möglichst wenig ferromagnetisches Material aufweist, so daß die Einwirkung in die Induktionsspule von außen oder vom Motor her außerordentlich wirksam reduziert wird.

Eine Ausführung kann so sein, daß die feingezahnten Scheiben 48′, 48′′ eine große zentrale Öffnung aufweisen, wobei sie sich in axialer Richtung abgewinkelt ein kleines Stück weit erstrecken, so daß die radial äußeren Ringteile der Scheiben 48′, 48′′ zugleich das sich axialerstreckende Ringteil 131 bilden. Es kann ein großes L-förmiges Profil 348 entstehen, welches dem rinnenartigen Teil 132′ (Fig. 1) zu einer engen Umschlingung der Wicklung 130 und des permanentmagnetischen Ringteils 54, 54′ oder 354 zugeordnet ist.

Eine andere Variante würde darin bestehen, daß die äußeren Ränder der feingezahnten hochpoligen Scheiben 48′, 48′′ als ebene Ringteile 448 mit großer, möglichst gleichgroß mit der Spule 130, zentraler Öffnung ausgebildet sind, so wie diese Anordnung sich aus Fig. 4 ergibt. Diese Anordnung läßt sich auf eine ebene kreisförmige nichtmagnetische Trägerscheibe 548 aufnieten oder aufkleben, wobei entlang dem inneren Umfang 648 ein ferromagnetisches, axial sich erstreckendes, hohlzylindrisches Teil 748 axial anschließend befestigt ist.

Eine unmagnetische Stahlwelle 39 würde selbstver­ ständlich auch im Tachogenerator die unerwünschte, magnetische Kopplung stark reduzieren.

Claims (7)

1. Elektromotor mit einem Scheibenrotor, in dessen ebenen Luftspalt eine eisenlose Statorwicklung angeordnet ist, welcher wenigstens auf einer Seite ein permanentmagnetisierten Ring mit axial magnetisierten Segmenten und auf beiden Seiten weichmagnetische ebene Scheiben für den magne­ tischen Rückschluß zugeordnet sind, wobei der Motor einen zur Rotorwelle koaxial Tachogenerator aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die das Magnetfeld des Rotors (20) führenden ebenen Scheiben, die Tragplatte (91) mit dem Permanentmagneten (90) oberhalb der Statorwicklung und die Rückschlußplatte (63) unterhalb der Statorwicklung über einen vergrößer­ ten magnetischen Widerstand im Bereich und mechanisch mit der Rotorwelle (11) in Verbindung stehen.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Widerstand durch einen glockenförmigen Rotorteil (93) aus einem magnetisch nicht leitenden Stoff vergrößert ist, welcher axial das zentrale Lager (14, 15) der Rotorwelle (11) im Abstand umfaßt und oben die Tragplatte (91) und unten die Rückschlußplatte (63) aufnimmt.

3. Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der oberen Tragplatte (91) eine ver­ größerte zentrale Öffnung (395) vorgesehen ist.

4. Elektromotor nach Anspruch 1 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülse (393) mit axial durchgehend gleichem Innendurchmesser angeordnet ist, welche über eine den ganzen Rotor (20) tragende nichtmagnetische Buchse (394) drehfest mit der Rotorwelle (11) verbunden ist.

5. Elektromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (393) mit großem Radialabstand von der Rotorwelle (11) in ihrer reduzierten Wandstärke etwa der Plattendicke der Tragplatte (91) oder der Rückschlußplatte (63) entspricht.

6. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (39) aus unmagnetischem Stahl besteht.

7. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch im Tachogenerator der magnetische Rückfluß über die Rotorwelle (39) einen magnetisch erhöhten Widerstand aufweist.