DE440758C - Schrittweise bewegter Elektromotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf schrittweise bewegte Elektromotoren, bei denen im induzierenden Teile (Ständer) Erregerwicklungen angeordnet sind, die der Reihe nach gespeist werden, und bei denen der induzierte Teil (Läufer), je nachdem Ständerspulen erregt sind, seine Lage zum Ständer einnimmt.

Motoren dieser Art werden gebraucht, um

schrittweise Winkelbewegungen zu erzeugen,

ίο die der Zeit und der Lage nach mit der Bewegung eines Verteilungsschalters oder Steuerapparates übereinstimmen (sympathische Bewegung), mittels dessen die Erregerspulen der Reihe nach erregt werden. Bei derartigen Motoren besteht nun die Schwierigkeit, daß unter Umständen der Läufer in einem solchen Maße um die jeweils vorgeschriebene Lage pendelt, daß er außer Tritt fällt, besonders bei bestimmten Umdrehungsgeschwindigkeiten.

Die Erfindung hat nun einen schrittweise bewegten Motor zum Gegenstand, der mit hoher Geschwindigkeit bedient werden kann, und der weder pendelt noch außer Tritt fällt.

Der Erfindung gemäß wird der induzierte Teil, vorzugsweise der Läufer des Motors, aus Lamellen von magnefischem Material (die durch Zwischenlagen aus unmagnetischem Material voneinander getrennt sind) derart aufgebaut, daß die Schichten parallel mit der Drehachse des Rotors verlaufen. Vorzugsweise werden die Lamellen so angeordnet, daß sie sich im wesentlichen in der Richtung ίο des Kraftlinienweges von Pol zu Pol des induzierenden Teiles des Ständers erstrecken. In den Lagen, in denen die Schichtung der Lamellen mit dem Kraftlinienfluß der erregten Ständerspulen übereinstimmt, ist der magnetische Widerstand des Motors senx gering, und der Motor leistet einer Verschiebung aus dieser Lage einen starken Widerstand. Der Ständer erhält vorzugsweise für jedes Polpaar drei Spulen, die zAveckmäßig gleichen Abstand voneinander aufweisen, also ähnlich wie bei einem Drehstrommotor um 120⁰ elektrisch gegeneinander versetzt sind. Werden die Spulen der Reihe nach mittels eines Verteilungsschalters oder eines Kontrollers erregt, so entsteht ein Feld, das im Takte der Erregung der einzelnen Spulen umläuft, den Läufer durchfließt und ihn zwingt, mit seiner Blätterung dem sich bei der Bedienung des Steuerschalters allmählich drehenden Felde zu folgen und stillzustehen, sobald die Drehung des Feldes aufhört. Die Spulen werden vorzugsweise in Nuten am inneren Umfang des Ständers eingebettet.

Um Pendelungen oder eine Verschiebung relativ zum Feld mit Sicherheit auszuschließen, kann man in weiterer Ausbildung der Erfindung Kurzschlußverbindungen anordnen, indem man geeignet bemessene Widerstände oder Kondensatoren oder beides verwendet, die jede Ständerspule und Spule kurzschließen, deren Achse senkrecht zu der Richtung des Feldes liegt, das durch die Feldspulen erregt wird. Bewegt sich nun eine Spule, deren Achse senkrecht zum Felde liegt, so durchfließt die Kurzschlußkteise ein Strom, der den Rotor bremst.

Tn der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele zur Veranschaulichung der Erfindung dargestellt.

Die Abb. ι bis 6 zeigen schematisch die Schaltbilder einer allgemeinen Anordnung zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens, bei dem ein Steuerschalter durch drei Leitungen mit einer dreiphasigen, in Stern geschalteten Ständerwicklung verbunden ist. Die Richtung der Ströme in den Wicklungen sowie die Drehrichtung des Feldes im Motor sind durch Pfeile angedeutet.

Die Abb. 7 bis 9 zeigen die Konstruktion j

eines zweipoligen Motors: Abb. 7 im Quer- j

schnitt; Abb. 8 zeigt die Ständerwicklung, ' während Abb. 9 die Endansicht des Läufers zeigt.

Abb. 10 und 11 zeigen im Aufriß den Ständer und den Läufer eines vierpoligen Motors. Der Motor besteht aus einem Ständer 1, der in der üblichen Weise aus gestanzten Blechen, die in einem geeigneten Gehäuse untergebracht sind, aufgebaut ist. Die Ständerwicklung 3 besteht aus drei Spulen, von denen eine in Abb. 8 veranschaulicht ist. Die Spulen liegen in Nuten 4 am inneren Ständerumfang; die Wicklungsachsen sind um 120⁰ gegeneinander versetzt. Die Wicklungen können in Stern oder in Dreieck oder auch in einer Kombination beider geschaltet sein (Schaltungen, wie sie bei Drehstrommotoren bekannt sind). In den beiden veranschaulichten Beispielen weist der Ständer zwölf Nuten für jedes Polpaar auf, so daß auf einen Schritt der Drehbewegung ein Zahn entfällt.

In den Abb. 7 bis 9 ist der Läufer 5 in der in Abb. 9 veranschaulichten Weise geblättert; er besteht vorzugsweise aus Lamellen aus weichem Holzkohleneisen, zwischen denen einzeln oder gruppenweise Lamellen aus nichtmagnetischem Material, wie beispielsweise Aluminium, zwischengeschaltet sind.

Da in dem Ausführungsbeispiel der Abb. 7 bis 9 der Motor als zweipoliger Motor ausgeführt ist, erstrecken sich die Lamellen parallel zueinander, gerade und quer durch den Läufer. Die Zylinderform des Läufers wird durch segmentartige Kappen 6 ergänzt, die durch Niete, Bolzen oder Schrauben 7 zusammengehalten werden. Die Welle 8 läuft auf Kugellagern 9, die in den Lagerschildern des Gehäuses angebracht sind. Wie die Abb. 1 bis 6 zeigen, wird den drei Ständerwicklungen Strom mittels eines Verteilungs- oder Steuerschalters 10 über die drei Leitungen 11, 12 und 13 zugeführt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist die Anordnung so getroffen, daß jede Spule während eines vollen Umlaufes der Schaltvorrichtung der Reihe nach, während eines Winkelbereichs der Schaltvorrichtung von 150⁰ elektrisch positiv erregt ist, während eines weiteren Winkels von 30° unerregt bleibt, während des nächsten Winkels von 150° im negativen Sinne erregt no wird und schließlich im \^rerlauf von weiteren 30⁰ wieder unerregt bleibt. Es geht dies aus den Schaltbildern ohne weiteres hervor, in denen der Winkel A-O-B 120⁰ beträgt, der Winkel C-O-D 30°. Die Winkelwerte brau- u₅ chen nicht genau diesen angegebenen Werten zu entsprechen. Zur Dämpfung der ■ Schwingungen des Rotors sind induktionsfreie Widerstände 15, 16 und 17 den zugehörigen Ständerspulen parallel geschaltet, sie bilden eine Strombrücke für jede Ständerspule, so^ bald die Achse dieser Spule senkrecht zu dem

magnetischen Kraftfiuß bei dem jeweiligen Schritt des Motors steht.

Für die verschiedenen Schaltschritte, wie sie in den Abb. ι bis 6 veranschaulicht sind, ist die Richtung des Stromes in den Ständerspulen in der üblichen Weise durch Pfeile angedeutet. Wie aus den Abb. ι bis 6 ersichtlich ist, wirken bei den aufeinanderfolgenden Schritten abwechselnd zwei Drittel

ίο oder die ganze Ständerwicklung, so daß die Stromschwankungen im Netz und in den Ständerspulen gering sind und sich dementsprechend eine nahezu gleichförmige magnetomotorische Kraft im Ständer ergibt. Der Verteilungsschalter speist jede Stromzuführung abwechselnd in dem einen oder dem anderen Sinne. Die sechs Schaltbilder der Abb. ι bis 6 stellen einen halben Zyklus dar; im ganzen ergeben sich für einen Umlauf des

so Motors zwölf Schritte, die den zwölf Lagen des Magnetfeldes im Ständer entsprechen.

Bei der Konstruktion eines vierpoligen Motors, wie sie in den Abb. ro und ii veranschaulicht sind, weist der Ständer vieriindzwanzig Nuten auf oder die doppelte Zahl wie bei den zweipoligen Motoren, wie in den Abb. 7 bis 9 dargestellt ist. Die Lamellen sind in diesem Falle gekrümmt, so daß sie dem Kraftlinienwege zwischen benachbarten Polen des Ständers sich anschmiegen. Die Lamellen sind ferner auf einem sternartigen Joch 17 angeordnet, das einen kräftigen Tragkörper für den Läufer bildet. Die Zylinderfonn wird auch hier durch Kappen 18 ergänzt, wobei wiederum einander gegenüberliegende Kappen durch Bolzen o. dgl.= miteinander verbunden sind. Die vorspringenden Arme des Trägers sichern die Lamellen in ihrer Lage.

Die Polzahl der Motoren ist nicht auf zwei <>der vier beschränkt. Die Motoren können unter Beibehaltung der durch die Erfindung gegebenen Grundsätze mit beliebigen Polzahlen, Nutenzahlen und Wicklungszahlen im Ständer ausgeführt werden. Der Läufer wird -^o angeordnet, daß die Lamellenpakete den Umgang in einer der Polzahl des Ständers entsprechenden Weise unterteilen.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß sich durch diese Konstruktion des Läufers ein Minimum des magnetischen Widerstandes nur in einer bestimmten Richtung ergibt, sobald nämlich die Richtung der Lamellen sich dem Kraftfluß von Pol zu Pol natürlich anpaßt.

Da der Läufer in Richtung des Kraftflusses | lamelliert ist, ergibt sich als einziger Spalt im magnetischen Kreis der Luftspalt zwischen Ständer und Läufer.

Sobald nun die Läuferlamellen in bezug auf den Kraftfluß verschoben sind, wächst der im magnetischen Kreis wirksame Spalt schnell an. Durch die Anordnung der unmagnetischen Zwischenschichten kann der Kraftfluß sich nicht auf einer Seite der Polfläche zusammendrängen, anderseits vergrößert die Ausbreitung der Kraftlinien, die an den Kanten jeder Lamelle auftritt, die wirksame Fläche des Luftspaltes und gestattet somit, einen starken Kraftfluß mit einer verhältnismäßig geringen Zahl von Amperewindungen in der Ständerwicklung zu erzeugen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schrittweise bewegter Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, daß der induzierte Teil (Läufer) parallel zur Drehachse dergestalt lamelliert ist, daß die Teilfugen zur Drehachse in parallelen Ebenen (Abb. 9) oder in äquidistanten Kurven (Abb. 11) verlaufen, derart, daß die Lamellen sich im wesentlichen in Richtung des Kraftlinienweges von Pol zu Pol des induzierenden Teiles (Ständer) erstrecken.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der induzierte Teil abwechselnd aus magnetischem und nichtmagnetischem Material (z. B. Aluminium) geblättert ist.

3. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für zweipolige Motoren zum Zusammenhalten des längs- und quergeschichteten Läufers als Zylindersegmente ausgeführte Kappen dienen, die die Zylinderform des Läufers vervollständigen.

4. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für mehrpolige Aiotoren der Läufer aus einem vorzugsweise sternförmigen mittleren Tragkörper loo und Lamellenpaketen besteht, die entsprechend der Krümmung des Kraftlinienweges von Ständerpol zu Ständerpol gebogen sind.

5. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen mit jeweils zum Magnetfluß senkrechter Achse eine Kurzschlußverbindung, ζ. Β. aus induktionsfreien Widerständen, Kondensatoren oder beiden, aufweisen.

6. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den einzelnen Phasenwicklungen zugeordneten Kurzschlußverbindungen der Verkettung der Phasen wicklungen gleichartig verkettet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.