DE4023791A1 - Elektrische maschine mit einem innen- und aussenlaeufer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine mit einem Innen- und Außenläufer und einem konzentrisch zwischen diesen beiden Läufern angeordneten Ständer.

Eine solche Maschine ist durch die DE-PS 17 51 388 bekannt. Bei dieser Maschine, die als Antriebsmotor für einen Ölbrenner dient, ist der Innenläufer mit der Pumpe des Ölbrenners ver­ bunden und der Außenläufer treibt das Gebläse des Brenners an. Beide Läufer arbeiten somit unabhängig voneinander, wie es die Betriebseigenschaft für die Pumpe und das Gebläse eines Öl­ brenners erfordern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Maschine so zu gestalten, daß mit möglichst geringem Material­ aufwand eine möglichst hohe Maschinenleistung erreichbar ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß die beiden Läufer gemeinsam drehfest auf der Welle der Maschine angeordnet sind und der Ständer mit einer sowohl auf den Innen- als auch Außenläufer wirkenden Ring­ wicklung versehen ist. Durch die vom Strom durchflossene Ringwicklung werden sowohl am Außen- als auch am Innenumfang des Ständers magnetische Flüsse erzeugt, die den Antrieb des Außen- und des Innenläufers bewirken. Der Materialaufwand für eine solche Ringwicklung ist insbesondere wegen der sehr kurzen Wickelköpfe nur unwesentlich höher als für eine Trommelwick­ lung, wie sie bei nur einen Innen- oder Außenläufer aufwei­ senden Maschinen üblich ist.

Zur besseren Ausnützung der Maschine ist es weiterhin vorteil­ haft, daß der Ständer an seinem dem Außenläufer zugewandten Außenumfang und an seinem dem Innenläufer zugewandten Innen­ umfang mit die Ringwicklung aufnehmenden Nuten versehen ist. Die Ringwicklung kann mehrphasig ausgeführt werden.

Werden die Anschlüsse der Ringwicklung auf eine Schaltplatine herausgeführt, dann besteht die Möglichkeit durch entsprechende Verschaltung die Polzahl der Wicklung zu verändern und damit die Drehzahl der Maschine. Eine Ringwicklung eignet sich ins­ besondere für solche zusätzlich herausgeführten Anschlüsse und es können viele Polzahlen geschaltet werden, so daß eine gut­ gestufte Drehzahlveränderung erreichbar ist.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spieles wird der Anmeldungsgegenstand nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine elektrische Maschine in schematischer Darstellung im Längsschnitt,

Fig. 2 die Maschine im Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine dreiphasige Ringwicklung für eine vierpolige Maschine.

Mit 1 ist das Gehäuse einer elektrischen Maschine bezeichnet, mit deren in den beiden am Gehäuse 1 befestigten Lagerschilden 2 und 3 drehbar gelagerten Welle 4 sowohl ein Innenläufer 5 als auch ein Außenläufer 6 drehfest verbunden ist. Konzentrisch zwischen den beiden Läufern 5 und 6 ist ein Ständer 7 einge­ fügt, der mittels entsprechender Tragbolzen 8 an dem einen Lagerschild 3 befestigt ist und von diesem getragen wird. Der Ständer 7 ist sowohl an seinem Außenumfang als auch an seinem Innenumfang mit Nuten 9 bzw. 10 versehen, in denen eine Ring­ wicklung 11 eingebracht ist. Zwischen den beiden Nutgruppen ergeben sich an den Stirnseiten des Ständers 7 relativ kurze Wickelköpfe 12. Sowohl der Innen- als auch der Außenläufer 5 bzw. 6 weist einen in entsprechenden Läufernuten 13 bzw. 14 eingegossenen Kurzschlußkäfig 15 bzw. 16 auf.

Die Ringwicklung 11 ist am Außen- und Innenumfang des Ständers 7 so angeordnet, daß eine gleiche Polteilung besteht. Somit ist für beide Läufer 5 und 6 die gleiche Polzahl gegeben.

Wird die Ringwicklung 11 über Anschlußklemmen 17 an Spannung gelegt und somit von einem Strom durchflossen, so wird sowohl am Innen- als auch am Außenumfang jeweils ein magnetisches Feld erzeugt, das auf den jeweiligen Läufer 5 bzw. 6 wirkt. Hierdurch wird in dem Kurzschlußkäfig 15 bzw. 16 des jeweiligen Läufers 5 bzw. 6 eine Spannung induziert, die einen entsprechenden Strom zur Folge hat, so daß ein Drehmoment gebildet wird, welches die beiden Läufer 5 und 6 in Drehbewegung versetzt. Die Drehmomente der beiden Läufer 5 und 6 addieren sich.

In Fig. 3 ist der in abgewickelter Darstellung gezeigte Ständer 7 mit einer dreiphasigen Ringwicklung 11 versehen. Diese Ring­ wicklung 11 weist zwölf Ringspulen 18 auf, deren Windungen in den am Außen- und Innenumfang vorgesehenen Nuten 9 und 10 liegen. Jeder Strang besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus vier Ringspulen, die so miteinander verschaltet sind, daß sich vier Pole ergeben. Die drei Stränge sind räumlich um 120° el zueinander versetzt. Fließen in den Strängen zeitlich um 120° phasenverschobene Ströme, dann ergeben sich am Außen- und Innenluftspalt 19 und 20 des Ständers 7 zwei gleichsinnige Drehfelder, die entsprechend mit der Käfigwicklung des Innen­ bzw. Außenläufers 5 bzw. 6 verkettet sind. Es wird in den Kurz­ schlußkäfigen 15 und 16 jeweils eine Spannung induziert, die einen Grundwellenstrom im Läuferkäfig treibt. Der Grundwellen­ strom der Läufer erzeugt im Zusammenwirken mit dem Grund­ wellenfluß des Ständers 7 das Grundwellendrehmoment.

Bei einer Ringwicklung lassen sich leicht Anschlüsse für einzelne Spulen oder Spulengruppen herausführen. Damit können leicht verschiedene Polzahlen geschaltet werden. Eine solche Verschaltung der Anschlüsse ist mittels Schaltplatinen möglich, so daß die Drehzahl der Maschine leicht verändert werden kann.

Ein weiterer Vorteil einer Ringwicklung sind die relativ kleinen Wickelköpfe. Damit ergibt sich ein erheblich kleinerer Widerstand für die Ständerwicklung und die Verluste werden somit geringer.

Claims (4)

1. Elektrische Maschine mit einem Innen- und Außenläufer und einem konzentrisch zwischen diesen beiden Läufern angeordneten Ständer, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Läufer (5 und 6) gemeinsam drehfest auf der Welle (4) der Maschine angeordnet sind und der Ständer (7) mit einer sowohl auf den Innen- als auch Außenläufer (5 bzw. 6) wirkenden Ringwicklung (11) versehen ist, die derart verschal­ tet ist, daß in abwechselnder Folge Pole unterschiedlicher Polarität am Innen- und Außenumfang des Ständers (7) gebildet sind.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (7) an seinem dem Außenläufer (6) zugewandten Außenumfang und an seinem dem Innenläufer (5) zugewandten Innenumfang mit die Ringwicklung (11) aufnehmenden Nuten (9 bzw. 10) versehen ist.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringwicklung (11) mehrphasig ausgeführt ist.

4. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlüsse der Ringwicklung (11) auf eine Schaltplatine herausgeführt sind.