DE7803918U1 - Lagerung von schalenmagneten in hohlzylindern, insbesondere in statoren von gleichstrommotoren - Google Patents

Description

Anmelderin; Firma Gebr. Bühler Nachfolger GmbH

Titel:

Lagerung von Schalenmagneten in Hohlzylindern, insbesondere in Statoren von Gleichstrommotoren

Die Neuerung betrifft eine Lagerung von Schalenmagneten in Hohlzylindern, insbesondere in Statoren von Gleichstrommotoren, bei der jeder der gegen die Innenwand des Hohlzylinders anliegenden Schalenmagnete zwischen sich und dem in Umfangsrichtung folgenden Schalenmagneten einen sich in Längsrichtung des Hohlzylinders erstreckenden Spalt einschließt, wobei jeweils eine der beiden Grundflächen des Schalenmagneten gegen ein den einen Spalt definierendes ortsfestes Widerlager und die andere Grundfläche des Schalenmagneten gegen den einen Schenkel einer den anderen Spalt definierenden U-förmigen Feder abgestützt ist.

Derartige Lagerungen sind von permanentmagnetisch erregten Gleichstrommotoren her bekannt. Bei diesen Motoren sind im hohlzylindrischen Stator meist zwei Schalenmagnete axialsymmetrisch untergebracht. Diese Schalenmagnete besitzen einen kreisbogenförmigen Querschnitt, wobei die Länge des Kreisbogens kürzer als die

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i j 1 eines Halbkreises ist. Die beiden Schalenmagnete liegen an der | Innenwand des Stators an, wobei ihre Fixierung in der Weise erfolgt, daß ihre von der Bogensehne gebildete eine Grundfläche sich gegen ein ortsfestes Widerlager abstützt, während ihre andere Grundfläche von einer U-förmigen Feder beaufschlagt wird, die den Schalenmagneten gegen das ortsfeste Widerlager - z.B. j

einen aus der Wand des Stators in dessen Innenraun: gebogenen lappenartigen Anschlag - andrückt. Die Feder ist in einem der beiden j einander diametral gegenüberliegenden Spalte gelagert, die zwischen den vier Grundflächen der beiden Schalenmagnete entstehen, da deren Bogenlänge ja weniger als einen Halbkreis ausmacht; die Breite dieser Spalte wird im einen Fall von dem Abstand der beiden lappenartigen Anschläge und im anderen Fall von der Federspannweite bestimmt.

j Diese Art der Fixierung der Schalenmagnete hat jedoch den in der Praxis gestellten Anforderungen nicht zu genügen vermocht. So ^!* hat es sich vor allem als nachteilig erwiesen, daß die Feder im

' Betrieb unter dem Einfluß von mechanischen und/oder elektromagne-

tischen Einwirkungen mitunter aus dem Spalt heraus- und in den Innenraum des Stators hineingezogen worden ist, was wohl in er-

ster Linie darauf zurückzuführen sein dürfte, daß die Anlage bzw. der Anpreßdruck der Federschenkel an bzw. gegen die beiden Grund-

?j flächen der benachbarten Schalenmagnete nicht über die gesamte Länge dieser Grundflächen gleich ist. Löst sich jedoch die Feder

j aus dem Spalt, sind die Schalenmagnete nicht mehr fixiert und ge-

raten in den Innenraum des Stators, womit der Motor defekt ist

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und ausfällt. - Diesem Mangel kann bislang nur dadurch begegnet werden, daß die Grundflächen bzw. Kanten der Schalenmagnete eine besondere Ausbildung erfahren. Das verursacht jedoch Mehrkosten und ist nicht bei allen Verfahren zur Herstellung schalenförmiger Permanentmagnete und/oder bei allen Magnetwerkstoffen realisierbar.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, insoweit Abhilfe, d.h. also eine absolut sichere Lagerung von Schalenmagneten in Hohlzylindern wie insbesondere in Statoren von Gleichstrommotoren zu schaffen, die sich ohne großen Aufwand verwirklichen läßt. Ausgehend von der eingangs beschriebenen bekannten Lagerung wird diese Aufgabe neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß der U-förmigen Feder ein radiale Verstellungen derselben verhinderndes Sicherungselement zugeordnet ist.

Gemäß einem ersten Merkmal der Neuerung weist das Sicherungselement einen ersten Ansatz auf, der in einen zwischen der Innenwand des Hohlzylinders und dem der Grundfläche des Schalenmagneten benachbarten Bereich von dessen Außenoberfläche gebildeten Freiraum eingreift und das Sicherungselement in bezug auf den Schalenmagneten unverrückbar hält. Der erwähnte Freiraum braucht nicht etwa besonders hergestellt zu werden; er ist vorhanden, weil der Schalenmagnet dort, wo sich seine beiden Grundflächen mit seiner Außenoberfläche schneiden, aus preßtechnischen Gründen keine scharf ausgebildete Kante, sondern eine Abflachung erhält, deren Fläche mit den beiden Grundflächen einen Winkel von

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etwa 90° "bildet. Dieser Freiraum dient nun der Aufnahme des er- ■ sten Ansatzes, an dem das Sicherungselement gleichsam aufgehängt j ist; der Ansatz kann sich dabei über die gesamte Länge des Freiraums oder aber auch nur über einen Teil derselben erstrecken.

Gemäß einem zweiten Merkmal der Neuerung weist das Sicherungselement einen zweiten Ansatz auf, der die U-förmige Feder in Richtung auf den Ihnenraum des Hohlzylinders untergreift. Die U-förmige Feder wird also praktisch von dem zweiten Ansatz des Sicherungselements getragen; sie könnte daher nur dann aus dem ⁽ Spalt herauskommen und in den Innenraum des Stators gelangen, wenn auch das Sicherungselement sich in diesen Innenraum hineinbewegt. Derartiges ist jedoch unmöglich, da das Sicherungsele- \ ment von seinem ersten Ansatz in bezug auf den Schalenmagneten unverrückbar gehalten ist.

Bei einer ersten Ausführungsform der Neuerung ist das Sicherungselement als der Feder entsprechend U-förmig gebogenes Bauteil \ ausgebildet, dessen Schenkel ein Z-Profil aufweisen, wobei die beiden parallelen Bereiche des Z den ersten und den zweiten Ansatz bilden. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Neuerung ist das Siche^ungsftlement als der Feder entsprechend U-förmig gebogenes Bauteil ausgebildet, bei dem mindestens die Schenkel eine zur Aufnahme der Feder bestimmte, in Richtung auf den Innenraum des Hohlzylinders geschlossene Nut aufweisen und im Bereich ihrer der Innenwand des Hohlzylinders benachbarten Außenkante mit einem flanschartigen Ansatz versehen sind. Schließlich besteht bei einer dritten Ausführungsform der Neuerung das Sicherungs-

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element aus zwei selbständigen Bauteilen, von denen jedes auf einen Schenkel der U-förmigen Feder aufgesteckt ist und diesen Schenkel allseitig umschließt, wobei entlang einer Außenkante jedes Bauteils ein flanschartiger Ansatz vorgesehen ist. Diese Mehrzahl an Ausführungsformen schafft aufgrund der damit verbundenen Wahlmöglichkeit den Vorteil, daß je nach den gegebenen Konstruktions- und/oder Betriebsbedingungen eine optimale Lösung gefunden werden kann.

Es kann -vor allem in fertigungstechnischer Hinsicht - von Vorteil sein, wenn das bzw. die das Sicherungselement darstellende(n) Bauteil(e) als Kunststoffspritzteil(e) ausgebildet ist bzw. sind, wobei mindestens der an der Grundfläche des Schalenmagneten anliegende Bereich ebenflächig ist. Selbstverständlich kann das Sicherungselement jedoch auch aus anderen Werkstoffen gefertigt sein; so könnte es bsp. bei der ersten Ausführungsform, bei der die Schenkel des U-förmig gebogenen Sicherungselements ein Z-Profil besitzen, günstig sein, diese aus dünnem Blech herzustellen.

In weiterer Ausgestaltung des Neuerungsgedankens können die Feder und das Sicherungselement einstückig ausgebildet sein. Obschon sich bei den vorstehend angesprochenen Ausführungsformen Feder und Sicherungselement in einem Arbeitsgang in den Stator einbringen lassen, müssen diese beiden Bauteile zuvor doch erst zu einer Einheit zusammengefügt werden; Derartiges wäre bei einem Bauteil, das Feder und Sicheruagselement zugleich darstellt, nicht mehr erforderlich. Als mögliche Eealisierung dieser weite-

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ren Ausgestaltung des Neuerungsgedankens wäre bsp. ein Bauteil j denkbar, das als U-förmig gebogene Feder mit hochwandigen Schenkeln ausgebildet ist, die an einer ihrer beiden Längskanten mit einem nach außen weisenden Flansch versehen sind, der in der Einbaustellung der Feder in den Freiraum eingreift.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der Neuerung dargestellt.

Es zeigen

Fig. 1 eine Teilseitenansicht eines Stators mit einer ersten

Ausführungsform des Sicherungselements,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Stator gemäß Fig. 1 unter Wegbrechung des oberen Wandbereichs,

ί Fig. 3 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des

] ^v-' Sicherungselements mit einliegender Feder,

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Sicherungselement gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer einstückigen Ausgestaltung von Feder und Sicherungselement sowie

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Bauteil gemäß Fig. 5.

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Fig. 1 läßt einen hohlzylindrischen Stator 1 erkennen, gegen dessen Innenwand zwei axialsymmetrisch angeordnete Schalenmagnete 2a und 2b anliegen. In dem Spalt zwischen den "beiden Grundflächen 3a und 3b der Schalenmagnete 2a und 2b befinden sich eine U-förmige Feder 4 und ein entsprechend U-förmiges Sicherungselement 5. Die Feder 4 wirkt im Spreizsinn.

Die Schenkel 5a und 5b des Sicherungselements 5 besitzen ein Z-Profil. Während der Vertikalbereich 5a. bzw. 5b.. dieses Z-Profils gegen die Grundflächen 3a bzw. 3b der Schalenmagnete 2a bzw. 2b anliegt, bilden die beiden zueinander parallelen Horizontalbereiche 5a₂ und 5ä, bzw. 5bp und 5b, dieses Z-Profils einen ersten (oberen) und einen zweiten (unteren) Ansatz. Der erste Ansatz 5ag bzw. 5b₂ greift in einen Freiraum 6a bzw. 6b ein, der zwischen der Innenwand des Stators 1 und dem den Grundflächen 3a und 3b der Schalenmagnete 2a und 2b benachbarten Bereich von dessen Außenoberfläche besteht, und stützt sich auf einer Abflachung 7a bzw. 7b ab, während der zweite Ansatz 5a, bzw. 5b, die Schenkel der Feder 4 untergreift und diese an einem Verlassen des Spaltes in Richtung Innenraum des Stators 1 hindert.

Bei der in den Fig. 3 und 4 gezeigten anderen Ausführungsform ist das Sicherungselement 5 ebenfalls als der Feder 4 entsprechend U-förmiges Bauteil ausgebildet. Während die Schenkel 5a und 5b des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Sicherungselementes 5 jedoch dünnwandig waren, sind sie im Falle des Sicherungselementes 5 der Fig. 3 und 4 verhältnismäßig breit gehalten und

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mit einer Hut 8a bzw. 8b versehen, in welche die Feder 4 eingelegt ist. Der untere Ansatz 5a.j bzw. 5b^ wird bei dieser Ausführungsform durch den Boden der Hut 8a bzw. 8b gebildet.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Ausgestaltung, bei der Feder 4 und Sicherungselement 5 zu einem einzigen Bauteil vereint sind. Abweichend von einer üblichen U-förmigen Feder ist lediglich am (oberen) Längsrand der Schenkel ein Ansatz 5a₂ bzw. 5b₂ vorgesehen, der in den Freiraum 6a bzw. 6b eingreifen, sich auf der Abflachung 7a bzw. 7b abstützen und die Feder so gegen ein Verlassen des Spaltes in Richtung Innenraum des Stators 1 sichern soll.

Claims (8)

I Il · · ' · -9- Schutzansprüche

1. Lagerung von Schalenmagneten in Hohlzylindern, insbesondere in Statoren von Gleichstrommotoren, bei der jeder der gegen die Innenwand des Hohlzylinders anliegonden Schalenmagnete zwischen sich und dem in Umfangsrichtung folgenden Schalenmagneten einen sich in Längsrichtung des Hohlzylinders erstreckenden Spalt einschließt, wobei jeweils eine der beiden Grundflächen des Schalenmagneten gegen ein den einen Spalt definierendes ortsfestes Widerlager und die andere Grundfläche des Schalenmagneten gegen den einen Schenkel einer den anderen Spalt definierenden U-förmigen Feder abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Unförmigen Feder (4) ein radiale Verstellungen derselben verhinderndes Sicherungselement (5) zugeordnet ist.

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2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das

\ \ Sicherungselement (5) einen ersten Ansatz (5^ bzw, 5bg)

aufweist, der in einen zwischen der Innenwand des Hohlzy-

: linders (1) und dem der Grundfläche (3a bzw. 3b) des Scha-

-; lenmagneten (2a bzw. 2b) benachbarten Bereich von dessen

ΐ Außenoberfläche gebildeten Freiraum (6a bzw. 6b) eingreift

j und das Sicherungselement (5) in bezug auf den Schalenmagne-

ü ten (2a bzw. 2b) unverrückbar hält.

3. Lagerung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (5) einen zweiten Ansatz (5a

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bzw. 5b,) aufweist, der die U-förmige Feder (4) in Richtung auf den Innenraum des Hohlaylinders (1) untergreift.

4. lagerung nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet» daß das Sicherungselement (5) als der Feder (4) entsprechend U-förmig gebogenes Bauteil ausgebildet ist, dessen Schenkel (5a bzw. 5b) ein Z-Profil aufweisen, wobei die beiden parallelen Bereiche des Z den ersten (5ao bzw. 5bp) und den zwei-

\J ten Ansatz (5a, bzw. 5b,) bilden.

5. Lagerung nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (5) als der Feder (4) entsprechend U-förmig gebogenes Bauteil ausgebildet ist, bei dem mindestens die Schenkel (5a bzw. 5b) eine zur Aufnahme der Feder (4) bestimmte, in Richtung auf den Innenraum des Hohlzylinders (1) geschlossene Nut (8a bzw. 8b) aufweisen und im Bereich ihrer der Innenwand des Hohlzylinders (1) benachbarten

,~ Außenkante mit einem flanschartigen Ansatz (5a_P bzw. 5b_?) ver-

sehen sind.

6. Lagerung nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (5) aus zwei selbständigen Bauteilen besteht, von denen jedes auf einen Schenkel der U-förmi-

gen Feder (4) aufgesteckt ist und diesen Schenkel allseitig

umschließt, wobei entlang einer Außenkante jedes Bauteils /■ ein flanschartiger Ansatz (5ap bzw. 5b₂) vorgesehen ist.

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7· Lagerung nach den Ansprüchen 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die das Sicherungseleinent (5) darstellende(n) Bauteil(e) als Kunststoffspritzteil(e) ausgebildet ist bzw. sind, wobei mindestens der an der Grundfläche (3a bzw. 3b) des Schalenmagneten (2a bzw. 2b) anliegende Bereich ebenflächig ist.

8. Lagerung,. insbesondere nach Anspruch 1 und mindestens einem Γ der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (4) und das Sicherungselement (5) einstückig ausgebildet sind.

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