DE657652C - Universalmotor mit Reihenschaltung von Anker- und Feldwicklung - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Universalmotor mit Reihenschaltung von Anker- und Feldwicklung und einem Magnetgestell, das aus mehreren mit Polen versehenen Eisenblechpaketen hergestellt ist, die magnetisch voneinander isoliert an dem Motorgehäuse befestigt sind. Erfindungsgemäß wird angestrebt, daß der Universalmotor sowohl bei Gleichstrom als auch bei Wechselstrom stets ein genügend großes Drehmoment schnell entwickelt, um die von dem Motor getriebene Maschine, z. B. eine Rechenmaschine, - einwandfrei anzutreiben. Der Universalmotor der Erfindung entwickelt sofort sowohl bei Verwendung von Gleichstrom als auch von Wechselstrom ein kräftiges Anzugsmoment. Erfindungsgemäß wird dies durch eine besondere Bauart des Magnetgestells und des Ankers erreicht, durch welche die magnetisehen Verhältnisse derartig abgestimmt werden, daß der Motor ohne weiteres für die beiden genannten Stromarten verwendet werden kann. Das Magnetgestell wird mit einzelnen Magnetpolgruppen ausgerüstet, die vollständig unabhängig voneinander sind, d. h. das von der einen Gruppe erzeugte Magnetfeld wird von dem Magnetfeld der benachbarten Gruppe in keiner Weise beeinflußt, und zwar deshalb nicht, weil dafür gesorgt wird, daß die einzelnen Magnetpolpaare nicht miteinander, in magnetischer Berührung stehen oder miteinander in magnetische Verkettung geraten können. Zu diesem Zweck ordnet man die Magnetpolpaare magnetisch isoliert voneinander in dem Motorgehäuse an, welches aus nicht magnetisierbarem Material besteht. Die Anordnung oder Befestigung der Magnete in einem Gehäuse, welches aus nicht magnetisierbarem Material besteht, ist allerdings nicht neu, sondern ist schon beim Bau von Dynamomaschinen verwendet worden, um die Ankerrückwirkung möglichst auszugleichen oder zu vernichten. Aus diesem Grunde wird bei der bekannten Dynamomaschine ein Magnetgestell verwendet, dessen einzelne Magnete einen Kraftlinienfluß erzeugen, der nicht durch das Gehäuse selbst hindurchgehen kann. Bei dieser bekannten Konstruktion sind aber keine vollständig selbständigen Magnetpole angeordnet, sondern jeder Magnetpol setzt sich aus zwei nebeneinander angeordneten Teilmagnetpolen zusammen, die zu verschiedenen Magnetpolgruppen gehören.

Diesem gegenüber zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß jedes Blechpaket zwei vollständige bewickelte Pole aufweist und die Blechpakete derart im Motorgehäuse angeordnet sind, daß die Pole benachbarter Blechpakete unmittelbar in Umfangsrichtung aufeinanderfolgen. Außerdem wird erfindungsgemäß ein Anker verwendet, der in bekannter Weise aus ringförmigen Eisenblechen hergestellt ist und von einem auf der Ankerwelle angeordneten, aus unmagnetischem Material bestehenden Körper

getragen wird, dessen Enden die Ankerwicklungsköpfe stützen. Vorzugsweise wird nun der das Ankerblech tragende unmagnetische Körper aus einem spezifisch¹ leichten Material, wie z. B. einem Phenolkondensationsprodukt hergestellt. Das AnkerV blechpaket wird deshalb mit einem nicht magnetisierbaren Kern versehen, damit die Sättigung der ringförmigen Eisenbleche vergrößert wird, so daß, ganz gleichgültig, ob der Motor mit Gleichstrom oder Wechselstrom gespeist wird, stets durch den Anker eine Reaktanz gebildet wird, die ein genügendes Drehmoment entwickelt, so daß der Motor sicher anläuft. Dadurch, daß man den Ankerkern aus einem verhältnismäßig leichten Material herstellt, erhält der gesamte Anker ein geringeres Gewicht, so daß schon aus diesem Grunde der Anker leicht und schnell beim Anlassen des Motors in Drehung versetzt wird.

Die Zeichnungen stellen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar:

Abb. ι ist eine schaubildliche Darstellung des Motors,

Abb. 2 ist eine Endansicht desselben nach Entfernung einer Abschlußplatte,

Abb. 3 ist ein senkrechter Mittelschnitt nach Linie 3-3 der Abb. 2,

Abb. 4 ist eine vereinfachte Endansicht ähnlich der Abb. 2 und zeigt schematisch die Anordnung der Wicklungen,

Abb. 5 zeigt den Verlauf der magnetischen Kraftlinien bei einem Motor nach der Erfindung. .Abb. 6 zeigt im Vergleich dazu die Verteilung der magnetischen Kraftlinien in einem bekannten Motor,

Abb. 7 veranschaulicht den Verlauf der Kraftlinien bei einem Motor nach der Erfmdung nach Einfügung des Ankers, und

Abb. 8 zeigt den Kraftlinienverlauf in einem Motor mit einem Anker bekannter Art. Gemäß den Abb. 1 und 5 sind die Blechpakete, aus denen das Magnetgestell hergestellt ist, in Gruppen angeordnet. Bei einem sechspoligen Motor sind, wie dargestellt, drei solcher Gruppen 10, 11 und 12 notwendig. Jede Gruppe besteht aus einer Anzahl von Blechbogenstücken mit Polschuhen 13 und 14 (Abb. 5, 7 und 8). Um die Pole einer solchen Gruppe herum wird nun die Feldwicklung angeordnet. Die Bleche jeder Gruppe werden durch Bolzen oder Nieten 15 zusammengehalten, wobei nach Abb. 3 die Endbleche 16 und 17 etwas dicker ausgeführt werden. Diese Blechpakete werden durch ein aus Ringscheiben 18 und ig bestehendes Gestell zusammengehalten. Die Ringscheiben 18 und 19 bestehen aus nicht magnetischem Me- -tall. Jedes Blechpaket ist demnach magnetisch von dem nächsten Blechpaket isoliert.

Infolge dieser Anordnung werden die magnetischen Kraftlinien in einem sechspoligen Motor in drei Gruppen zerlegt. Abb. 5 ' jjeigt den Verlauf dieser Kraftliniengruppen ':in^;einem Magnetgestell ohne Anker. Diese ■Verteilung der Kraftlinien läßt sich ohne wei-■'-feres durch die bekannte Verwendung von Eisenfeilspänen nachweisen. Wird jedoch ein Anker in das Magnetgestell eingesetzt, dann verlaufen die Kraftlinien gemäß der Abb. 7.

Diese Verteilung der Kraftlinien unterscheidet sich ganz wesentlich von der Verteilung der Kraftlinien in einem Motor älterer Bauart, wie in Abb. 6 bzw. 8 dargestellt ist. Gemäß der Abb. 6 findet eine Verdichtung der Kraftlinien gruppenweise in dem zur Aufnahme des Ankers dienenden Raum nicht statt, wie es gemäß der Abb. 5 eintritt.

Ein wichtiges Merkmal der Anordnung nach der Erfindung ist darin zu sehen, daß dadurch die Selbstinduktion der Feldwicklung verringert wird. Um den größtmöglichen Wert der Selbstinduktion in einer Wicklung hervorzurufen, müßte diese Wicklung vollständig von Eisen umgeben sein. Müssen jedoch die Kraftlinien auf einem Teil ihres Weges durch die Luft hindurchgehen, so hat die Wicklung weniger Selbstinduktion als bei vollständiger Umschließung mit Eisen. Gemaß der Erfindung haben die Kraftlinien einen im Eisen verlaufenden Weg nur auf einer Seite ihres geschlossenen Pfades, und das Feld hat demnach weniger Selbstinduktion als bei der bekannten Anordnung nach Abb. 6, in welcher sich die Kraftlinien des Pfades nach zwei Seiten hin schließen.

Die Anordnung der Magnetwicklung 20 ist aus der Abb. 4 zu ersehen, d. h. die einzelnen Feldspulen sind in Reihe geschaltet. Die Magnetwicklungen sind vorzugsweise einfache Wicklungen, wie Stränge unter loser Aneinanderlegung der einzelnen Windungen. Es wird durch diese Anordnung die Reaktanz verringert und die Charakteristik des Motors verbessert. Schließlich wird noch die Arbeits- und Sättigungskurve des Motors durch die Ausbildung des Ankers gemäß der Erfindung verbessert.

In der Abb. 7 besteht der Anker aus Blech- no stücken 30, die im wesentlichen ringförmig sind, wobei die radiale Breite der Ringe nur etwas größer als der Durchmesser der zur Aufnahme der Wicklung dienenden Schlitze

31 ist. Diese Ringe werden auf einem aus einer Isolierniasse, wie beispielsweise einem Phenolkondensationsprodukt bestehen den Kern

32 befestigt. Dieser Kern wird in einfacher Weise mit der Ankerwelle 33 verbunden, in- ■· dem er bei seiner Herstellung um diese Welle herumgegossen wird. Die Welle hat zu diesem Zweck eine aufgerauhte Stelle 34, durch die

ein sicherer Halt verbürgt wird. Eine Verdrehung der Bleche mit Bezug auf den Kern 32 wird dadurch verhindert, daß der Kern Keile 35 aus dem gleichen Stoff aufweist, auf die die mit entsprechenden Nuten versehenen Bleche aufgeschoben werden.

Die Enden 37 und 38 des isolierenden Kernes dienen als Träger für die Enden der Ankerwicklung 36 (Abb. 3). Die Ankerwicklung, die vorzugsweise eine Ringwicklung ist, steht mit dem Kollektor 40 in Verbindung, welcher auf der Ankerwelle 33 sitzt. Die Anker- und Feldwicklungen sind in bekannter Weise wie bei anderen Maschinen in Reihe geschaltet.

Der nach der Erfindung ausgebildete Anker verringert die Reaktanz des Wechselstroms, da die Eisenmenge im Ankerstromkreis herabgesetzt ist. Die Reaktanz ist bekanntlich eine Funktion der Eisenmenge in dem Stromkreis. Durch Verringerung dieser Menge wird auch die Reaktanz kleiner. Diese Verringerung der Reaktanz wird herbeigeführt, ohne daß dabei die Zahl der das Drehmoment erzeugenden Kraftlinien verringert wird. Die Kraftlinien sind in den ringförmigen Ankerblechen nur dichter konzentriert. Die inneren Kanten dieser Bleche sind stärker magnetisch gesättigt als die Ankerbleche eines bekannten Motors nach Abb. 6. Hier bilden die inneren Teile der direkt auf der Welle sitzenden Ankerbleche einen aus Eisen bestehenden Weg für die Kraftlinien, welcher eine Zusammendrängung der Kraftlinien nicht ermöglicht. Trotz der erheblich größeren Menge von Eisen in diesem Kraftlinienweg wird aber das Drehmoment eines solchen Ankers nicht erhöht.

Das Drehmoment des Motors nach der Erfindung ist kleiner, wenn der Motor mit Gleichstrom gespeist wird. Verwendet man einen bekannten Anker nach Abb. 8, dann wird nur eine geringe Sättigung, d. h. ein sehr großes Drehmoment erzeugt. Bei einem Anker gemäß der Erfindung nach Abb. 7 wird aber der Sättigungszustand der Ringbleche 30 viel eher erreicht. Es entsteht daher bei Erregung eines solchen Motors mit Gleichstrom ein etwas kleineres Drehmoment.

Trotzdem liegen die bei Messung der Drehmomente sich ergebenden Kurven bei Gleichstrom und Wechselstrom näher beieinander als dies früher der Fall war. Einerseits wird bei der Ringanordnung der Ankerbleche nach der Erfindung infolge der Verringerung der Eisenmenge die Reaktanz bei Verwendung von Wechselstrom vermindert und demnach das Drehmoment erhöht und andererseits wird bei Benutzung von Gleichstrom der Strömungsweg der Kraftlinien verringert und das Drehmoment verringert. Die Drehmomente für Gleichstrom und Wechselstrom sind daher bei einem Motor gemäß der Erfindung einander sehr ähnlich.

Die Erfindung hat auch den Vorteil, daß der Anker leichter ist und deswegen eine geringere Trägheit aufweist. Dadurch wird aber das Anlassen und Stillsetzen erleichtert. Trotz dieser Verringerung des Gewichtes und der Vergleichmäßigung der Verhältnisse bei dem plötzlichen Stillsetzen und Anlassen wird jedoch das Drehmoment des Motors selbst nicht kleiner.

Der Motor nach der Erfindung eignet sich besonders zum Antrieb von kleineren Maschinen, wie Rechenmaschinen usw. In Abb. 3 ist bei 50 die eine Wandplatte einer solchen Maschine-angedeutet. Die Welle 51 der Maschine ragt durch diese Wandplatte. Anstatt nun den Motor durch eine Kupplung oder durch ein Reduktionsgetriebe mit der Hauptwelle der Rechenmaschine zu verbinden, sitzt hier der Anker unmittelbar auf dem Ende 33 der Welle 51, und wegen seines geringen Gewichtes ist ein Gegenlager an dem freien Ende der Welle nicht unbedingt notwendig. Diese Welle 33 trägt auch den Stromwender 40. Das Magnetgestell wird unabhängig von der Ankerwelle an der Platte 50 durch Bolzen 51 befestigt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Universalmotor mit Reihenschaltung von Anker- und Feldwicklung und einem Magnetgestell, das aus mehreren .mit Polen versehenen Eisenblechpaketen hergestellt ist, die magnetisch voneinander isoliert an dem Motorgehäuse befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Blechpaket (10, 11, 12) zwei vollständige bewickelte Pole (13, 14) aufweist und die joo Blechpakete derart im Motorgestell angeordnet sind, daß die Pole benachbarter Blechpakete unmittelbar in Umfangsrichtung aufeinanderfolgen, während der in bekannter Weise aus ringförmigen Eisenblechen hergestellte Anker (30) von einem auf der Anker welle (33) angeordneten, aus unmagnetischem Material bestehenden Körper (32) getragen wird, dessen Enden (37. 38) die Ankerwicklungsköpfe stützen.

2. Universalmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das Ankerblechpaket tragende unmagnetische Körper (32) aus einem spezifisch leichten Material, wie z. B. einem Phenolkondensationsprodukt, besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen