DE3224064C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bausatz zum Aufbauen von Modellen elektrischer Maschinen, insbesondere zu Lehrzwecken, dessen Bauteile ein plattenförmiges Rotorelement, wenigstens eine Basisplatte und ein an dieser befestigbares Statorelement zur Lagerung einer Rotorwelle umfassen, wobei das Statorelement Kupplungseinrichtungen zum lösbaren Befestigen von Magnetelementen in verschiedenen Relativlagen zur Rotorwelle aufweist.

Ein Bausatz dieser Art ist bekannt (dänische Patentschrift 50 495). Jedoch hat der bekannte Bausatz den Nachteil, daß mit ihm lediglich der Aufbau eines einzigen Maschinentyps, nämlich eines Gleichstrommotors möglich ist. Andere Maschinenarten könnten nur dann aufgebaut werden, wenn die entsprechend erforderlichen Teile zur Verfügung ständen, wobei dann allerdings ein erheblicher Zeitaufwand und einiges Geschick erforderlich sind, um die einzelnen Elemente elektrisch und mechanisch miteinander zu verbinden. Die üblicherweise eingesetzten Verbindungsmöglichkeiten sind normalerweise nicht ausreichend stabil, um eine funktionsfähige Maschine aufzubauen, was dem Lehrzweck entgegenstände.

Bei einer weiterhin bekannten Vorrichtung zur Veran­ schaulichung elektromagnetischer Vorrichtungen und Vorgänge (deutsche Patentschrift 5 29 091) sind zwar einige separate Bauelemente vorgesehen, die in unterschiedlicher Weise zusammengesetzt werden können, es ist jedoch nicht möglich, den magnetischen Aufbau zu verändern, um beispielsweise den magnetischen Kreis des Rotors in gewünschter Weise verändern zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bausatz zum Aufbauen von Modellen elektrischer Maschinen der eingangs genannten Art so auszubilden, daß alle Arten von Maschinen, beispielsweise ein Synchronmotor, ein Wechselspannungsmotor, oder ein Gleichstrommotor, nachgebildet werden können.

Erreicht wird dies durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale, so daß tatsächlich alle Arten von Maschinen mit wenigen Mitteln und auf einfache Weise aufgebaut werden können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schaubildliche Ansicht eines Modelles eines Gleichstrommotors.

Fig. 2 zeigt eine Stirnansicht des in Fig. 1 gezeigten Modells.

Fig. 3 zeigt eine Unteransicht eines der in Fig. 2 gezeigten Statorelemente.

Fig. 4a zeigt eine schaubildliche Ansicht eines Permanentmagnetelementes.

Fig. 4b zeigt eine schaubildliche Ansicht eines Elektromagnetelementes.

Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht nach V-V der Fig. 2.

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf eine Scheibe aus magnetischem Material.

In den Zeichnungen ist eine Basisplatte 1 gezeigt, welche mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen 2 für den Eingriff mit komplementären Ausnehmungen eines anderen Bauteils ausgebildet ist.

Der Stator des Modells ist aus einem Statorelement 3 und einem Stützständer gebildet, welche von der Basisplatte 1 nach oben vorstehen und mit Ausnehmungen 20 ausgebildet sind, die in Fig. 3 zu erkennen sind, so daß sie mit den Vorsprüngen 2 der Basisplatte 1 in Eingriff treten können.

Es kann sich hierbei um die von Spielzeugen her bekannten Vorsprünge und Ausnehmungen in der üblichen Ausbildung handeln.

Am Statorelement 3 sind zwei Permanentmagnete 6 und 7 befestigt Die beiden Statorelemente 3 und 4 sind zueinander identisch und mit einer mittleren Öffnung 23 ausgebildet, so daß dort eine Rotorwelle 5 gelagert werden kann. Auf der Rotorwelle 5 ist ein Rotorelement 11 befestigt, welches mit einer Mehrzahl von Ausnehmungen 24, 25, 26, 27 und 28 versehen ist, so daß dort Magnetelemente 8, 9 und 10 lösbar befestigt werden können. In der Nähe des einen Endes der Rotorwelle 5 ist ein Kommutator 12 üblichen Aufbaus befestigt, welcher so ausgebildet ist, daß er mit einem an einer Stütze 14 befestigten Kontaktteil 13 zusammenarbeiten kann.

Die beiden Statorelemente 3 und 4 sind durch längliche Bauteile 15 miteinander verbunden, welche Kupplungseinrichtungen, Vorsprünge und Ausnehmungen aufweisen, so daß sie mit den komplementären Vorsprüngen 22 an den Seiten des Statorelementes 3 und 4 des Stützständers verbunden werden können.

Das in Fig. 4a gezeigte Permanentmagnetelement ist mit dem Bezugszeichen 30 versehen. Es weist einen flachen länglichen Permanentmagneten auf, der in einem Gehäuse 33 eingeschlossen ist, welches vorzugsweise aus isolierendem nicht-magnetischem Material hergestellt worden ist. Das Permanentmagnetelement 30 weist an seinem einen Ende eine Polfläche 32 auf. Die gegenüberliegende Polfläche ist mit einem Paar Vorsprüngen 34 und 35 versehen, welche Schlitze 36 und 37 in der Nähe ihrer Enden aufweisen, um auf diese Art und Weise eine elastische Zusammendrückbarkeit zu gewährleisten, wenn das Permanentmagnetelement 30 über seine Vorsprünge 34 und 35 in Ausnehmungen eines Rotor- oder eines Statorelementes eingesetzt worden ist. Um den Kupplungseffekt zu verstärken, sind die Enden der Vorsprünge 34 und 35 mit ringförmigen Wulsten 38 und 39 ausgebildet.

Das in Fig. 4b gezeigte Elektromagnetelement ist mit der Bezugszahl 31 versehen. Es weist einen Weicheisenkern 40 auf, einen Spulentragteil 41 und eine Spule 42, die sich auf dem Tragteil befindet. An dem einen Ende des Elektromagnetelementes 31 sind Vorsprünge 45 und 46 vorgesehen, die genau den Vorsprüngen 34 und 35 des Permanentmagnetelementes 30 nach Fig. 4a entsprechen. Der Abstand zwischen den Achsen der Vorsprünge beider Elemente ist mit X bezeichnet. Die Vorsprünge 45 und 46 weisen nicht gezeigte elektrische Leiter auf, die mit der Spule 42 verbunden sind.

In Fig. 5 ist die Anordnung des Permanentmagnetelementes 6 in Ausnehmungen 25 und 26 des Statorelementes 3 zu erkennen. Diese Ausnehmungen 25 und 26 sind von kleinen rohrförmigen Elementen 52 und 53 umgeben,. die so ausgebildet sind, daß sie mit den Wulsten 38 und 39 der Vorsprünge 38 und 39 (Fig. 4a) zusammenwirken können, um lösbare Verbindungen herzustellen. In Fig. 5 ist ebenfalls ein scheibenförmiges Element 50 gezeigt, welches zwischen die Magnetelemente 8, 9 und 10 und das Rotorelement 11 gesetzt ist.

Das in Fig. 6 gezeigte scheibenförmige Element 50 ist kreisplattenförmig und besteht aus magnetisierbarem Material, beispielsweise Weicheisen. Dadurch wird der Magnetfluß konzentriert, der durch die Magnetelemente erzeugt wird, die sich am Stator- bzw. Rotorelement befinden. Zu diesem Zweck wird eine Scheibe 50 an der einen Seite des Statorelementes 3 konzentrisch mit der Rotorwelle 5 (in Fig. 5 nicht gezeigt) angeordnet und in die Nähe der einen Polfläche der Magnetelemente 6 und 7 gebracht. Eine weitere Scheibe 50 wird an dem Rotorelement 11 in der Nähe der einen Polfläche der Magnetelemente 8 bis 10 angeordnet (Fig. 1). Es sind weiterhin Jochelemente 55 vorgesehen, um den magnetischen Stromkreis zu schließen. Die Jochelemente 55 können vermittels von Vorsprüngen 56 befestigt werden.

In den gezeigten Ausführungsformen sind die Ausnehmungen 24 bis 28 um die Öffnung 23 herum angeordnet, wie dies am besten aus Fig. 2 zu erkennen ist. Die entsprechende Anordnung ist für die Stator- und Rotorelemente gleich, und da die Scheiben 50 zur Befestigung an diesen Elementen passend ausgebildet sind, sind sie mit entsprechenden Ausnehmungen oder Löchern 51 in der gleichen Anordnung und in dem gleichen Muster ausgebildet. Die nachfolgende Beschreibung dieses Musters kann daher ohne Eingrenzung anhand der Stator- und Rotorelemente erläutert werden.

Wie in den Fig. 2 und 6 gezeigt, ist die Anordnung der Ausnehmungen so getroffen worden, daß die Abstände zwischen den Achsen 51a einander benachbarter Kupplungszapfen gleich dem Abstand X zwischen den Vorsprüngen 38 und 39 bzw. 45 und 46 ist, die in den Fig. 4a und 4b gezeigt sind. Auf diese Art und Weise entsteht ein gleichseitiges Dreieck mit der Seitenlänge X.

Es ist selbstverständlich, daß der in Fig. 1 gezeigte Elektromotor in einen Synchronmotor umgewandelt wird, indem eine Mehrzahl von Elektromagnetelementen 8, 9 und 10 an dem Statorelement 3 angebracht wird und eine Mehrzahl von Permanentmagnetelementen 6 und 7 am Rotorelement 11 angebracht wird.

Durch Verwendung eines scheibenförmigen Rotorelementes mit einer Mehrzahl von Kupplungsausnehmungen ist es möglich, daß Elemente zu beiden Seiten des Rotorelementes angeordnet werden können, wodurch die Anzahl unterschiedlicher Stellungen wesentlich erhöht wird.

Claims (5)

1. Bausatz zum Aufbauen von Modellen elektrischer Maschinen, insbesondere zu Lehrzwecken, dessen Bauteile ein plattenförmiges Rotorelement (11), wenigstens eine Basisplatte (1) und ein an dieser befestigbares Statorelement (3) zur Lagerung einer Rotorwelle (5) umfassen, wobei das Statorelement (3) Kupplungseinrichtungen zum lösbaren Befestigen von Magnetelementen (6, 7) in verschiedenen Relativlagen zur Rotorwelle (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Rotorelement (11) mit Kupplungseinrichtungen für Magnetelemente (8, 9, 10) in unterschiedlichen Stellungen ausgebildet ist, welche den Stellungen der zusammenwirkenden Magnetelemente (6, 7) des Statorelementes (3) in Übereinstimmung mit einem aufzubauenden Maschinentyp entsprechen.

2. Bausatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtungen (24, 25; 38, 39; 45, 46) des Stator- und des Rotorelementes (3, 4, 11) zueinander identisch sind und daß jedes Magnetelement (6, 7, 8, 9, 10; 30, 31) zwei Vorsprünge (34, 35; 45, 46) aufweist, die sich in Richtung des Magnetfeldes zwecks Kupplung mit komplementären Ausnehmungen (24-28) in dem plattenförmigen Rotorelement (11) bzw. dem Statorelement (3) erstrecken.

3. Bausatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (24-28) jeweils in den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind und daß die Seitenlänge (x) des Dreiecks gleich dem Mittenabstand der Vorsprünge (34, 35; 45, 46) der Magnetelemente (6, 7, 8, 9, 10; 30, 31) sind.

4. Bausatz nach einem der Ansprüch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die komplementären Ausnehmungen (24-28) Durchgangslöcher sind und daß die Magnetelemente (8, 9, 10; 30, 31) zu beiden Seiten der Rotor- und Statorelemente (3, 4, 11) anbringbar sind.

5. Bausatz nach einem der Anpsprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine kreisförmige Scheibe (50) aus magnetischem Material, welche Ausnehmungen zur Aufnahme einer Rotorwelle (5) und der Vorsprünge (34, 35; 45, 46) der Magnetelemente (6, 7, 8, 9, 10; 30, 31) hat, wobei die Ausnehmungen (51) den komplementären Ausnehmungen in den plattenförmigen Stator- bzw. Rotorelementen (3, 4, 11) entsprechend angeordnet sind.