DE3146703A1 - Kollektorloser gleichstrommotor - Google Patents

Description

• Kollektorloser Gleichstrommotor
• Die Erfindung betrifft einen Kollektorlosen Gleichstromscheibenläufermotor, bestehend aus einem scheibenförmigen Rotor mit mehreren in Randnähe der Scheiben auf einem Kranz angeordneten, abwechselnde Polarität aufweisenden, axial magnetisierten Permanentmagneten und aus einem Stator, der auf wenigstens einem axial dazu versetzten als Rückschluß dienenden Trägerteil eine dem Rotormagnetkranz gegenüberliegende wenigstens zweiphasige aus mehreren Windungen besLehende Wicklung trägt.
• Ein kollektorloser Gleichstrommotor mit den obigen Merkmalen ist im Prinzip aus der FR-Patentschrift 1 516 085 z. B.
• Fig. 4 und Fig. 18 bekannt. Die Spulen sind dort als sogenannte Trapezwicklungen oder Zick-Zack-Wicklungen ausgebildet, haben jedoch eine gleichmäßige axiale Dicke.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad eines derartigen Motors zu erhöhen.
• Die Aufgbe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
• Bei der Erfindung nutzt man die bei solchen Motoren gegebene Eigenschaft aus, daß die Umfangslinien in Richtung von der Drehachse weg größer werden. Hierdurch wird es möglich die einzelnen Spulenstränge bei vorgegebener Kupferguerschnittsfläche mit zunehmendem Abstand von der Drehachse mit größerer Breite in Umfangsrichtung auszubilden und dafür die axiale Dicke entsprechend zu verkleinern. Die verringerte axiale Dicke läßt dann eine solche Ausbildung des Rückschlußrings und/oder der Permanentmagnete zu, daß der Luftspalt zwischen den Permanentmagneten und dem Rückschlußring mit zunehmendem Abstand von der Drehachse abnimmt. Durch diese Ausbildungen wird die Luftspaltinduktion erhöht, was die Verbesserung des Wirkungsgrades mit sich bringt.
• Diese erfindungsgemäße Lösung läßt sich z.B. anwenden, wenn die einzelnen Wicklungsteile als sogenannte Trapezspulen ausgebildet sind (segmentförmiger Verlauf) (ähnlich Fig. 4 der eingangs genannten FS-PS) und wenn die Wicklung aus mehreren Lagen von Windungen besteht. Wie in dieser Fig. 18 bzw. Fig. 12 kann auch bei der Erfindung der Rotor auf den beiden Statorseiten je einen Magnetkranz tragen und diesen können statorseitig zwei Wicklungen gegenüberstehen, wobei die Träger und die Wicklungen erfindungsgemäß ausgebildet sind und spiegelbildlich bezüglich einer Mittelebene senkrecht zur Rotorachse zueinander liegen.
• Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
• Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Motor Fig. 2 die Ausbildung einer Spule bei Verwendung von Trägerspulen Fig. 3 die Ausbildung eines Wicklungsteils bei Verwendung einer Zick-Zack-Spule, In Fig. 1 ist mit 1 eine Welle bezeichnet, die in Lagern 2 und 3 gelagert ist. Sie trägt einen Rotor 4, der am äußeren Rand auf jeder Seite einen Kranz von z.B segmentförmigen Permanentmagneten 5 aufweist; die Polarität dieser Permanentmagnete ist so gewählt, daß benachbarte Magnete innerhalb jedes Kranzes gegensinnig polarisiert sind und daß jeweils benachbart liegende Magnete der beiden Kränze gleiche Polarisation aufweisen, also quasi hintereinandergeschaltet sind. Der Stator weist Trägerteile 6 und 7 auf, die Rückschlußringe 8 und 9 aus hoch permeablen Material tragen; sie weisen geringe Hysterese- und Wirbelstromverluste auf (Bandwickel oder Pulvereisen). Der Querschnitt der Rückschlußringe ist ;nier trapezfiirnig. Auf den RückschluL-ringen ist eine dreiphasige Wicklung aufgebracht, die aus einzelnen sektorförmig ausgebildeten, sich überlappenden Spulen besteht. Die gezeigten abgebogenen Wickelköpfe sind durch die überlappung bedingt. Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Aufsicht auf drei nebeneinander liegenden Spulen 10a und 10b und 10c verschiedener Phasen, und einen Teil des Rückschlußrings 8. Man erkennt, daß die einzelnen radial verlaufenden Strangteile 13, die aus vielen eng aneinanderliegenden Drähten bestehen, und in mehreren Lagen übereinander angeordnet und sektorförmig ausgebildet sind. Bei gleichem Füllfaktor (Kupferdichte) ergibt sich hierbei mit zunehmenden radialen Abstand von der Drehachse eine Verringerung der axialen Dicke der Spule, wie dies in Fig. 1 zu erkennen ist.
• Diese Verringerung der axialen Spulendicke wird durch die trapezförmige Gestaltung des Querschnitts des Rings 8 bzw. 9 gerade ausgeglichen, sodaß sich letztendlich über die Breite des Rings 8 bzw. 9 zwischen den Spulen 10 und Magneten 5 ein konstanter und engstmöglich bemessener "Spalt" ergibt. Wie bereits gesagt wird hierdurch die Luftspaltinduktion und somit der Wirkungsgrad des Motors erhöht.

Claims (5)

1. Patentansprüche l.Kollektorloser Gleichtromscheibenläufermotor, bestehend aus einem scheibenförmigen Rotor mit mehreren in Randnähe der Scheiben auf einem Kranz angeordneten, abwechselnde Polarität aufweisenden, axial magnetisierten Permanentmagneten und aus einem Stator, der auf wenigstens einem axial dazu versetzten als Rückschluß dienendem Trägerteil eine dem Rotormagnetkranz gegenüberliegende wenigstens zweiphasige aus mehreren Windungen und mehreren Lagen bestehende Wicklung trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung von der Drehachse weg verlaufenden Stränge der Wicklung mit zunehirender Breite und abnehmender axialer Dicke ausgebildet sind und daß die Oberfläche des Trägerteils und/oder der Magnete, auf der die Spulen liegen, zur Rotorebene geneigt angeordnet ist derart, daß sich zwischen den Rotormagneten und dem Rückschluß ein radial nach außen kleiner werdender wirksamer Luftspalt ergibt.
2. 2. Gleichstromscheibenläufermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Spulen tragende Trägerteil ein Rückschlußring ist, dessen Dicke nach außen einseitig zunimmt.
3. 3. Gleichstromscheibenläufermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil von gleicher Dicke ist und die dieses Trägerteil tragenden Teile einen radial nach außen hin kleiner werdenden Abstand von den Rotormagneten aufweisen.
4. 4. Gleichstromscheibenläufermotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen segmentförmig ausgebildet sind.
5. 5. Gleichstromscheibenläufermotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorscheibe auf der zweiten Scheibenoberfläche ebenfalls einen Kranz von Magneten aufweist und daß ein zweiter spiegelbildlich zum ersten ausgebildetes Trägerteil dem zweiten Magnetkranz gegenüber angeordnet ist.