DE8322323U1

DE8322323U1 - Permanentmagnetisch erregter kommutatormotor

Info

Publication number: DE8322323U1
Application number: DE19838322323U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-08-03
Filing date: 1983-08-03
Publication date: 1985-01-17
Also published as: GB2144587A; JPH0467432B2; GB8417025D0; FR2550397B3; US4542314A; FR2550397A3; JPS6039354A; IT8422700V0; GB2144587B

Description

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Permanentmagnetisch erregter Kommutatormotor Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem permanentmagnetisch erregten Kommutatormotor nach der Gattung des Hauptanspruches. Ein derartiger Motor ist bekannt aus der US-PS 3 083 310. Bei der dort beschriebenen und gezeichneten Ausführußgsform werden die Permanentmagnete unter anderem durch U-formige Bügel aus Stahl gesichert, welche an das rohrförmige Ständerjoch angeschweißt sind. Aus der DE-OS 25 12 273 ist eine permanentv. erregte Kommutatormaschine bekannt, welche aus Per manentmagnetpolen niedriger Permeabilität und aus U-förmigen Hilfspolen aus ferromagnetischen Stoffen mit hohe Permeabilität aufgebaut ist. Die Hilfspole sitzen in den Pollücken und bilden Streustege für das Ankerquerfeld. Hierdurch erhält die Maschine Reihenschlußverhalten, da mit zunehmendem Ankerstrom ein zunehmendes Ankerquerfeld erzeugt wird, welches beim Motorb.etrieb einen zusätzlichen Fluß

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durch den Streupol erzeugt. Es entsteht also ein stromabhängiges Erregerfeld, welches das Reihenschlußverhalten bedingt.

Weiterhin ist es aus der EP-AI kB 966 bekannt, zur Erzielung eines Reihenschlußverhaltens bei permanentmagnetisch erregten Motoren stirnseitig am Dauermagnetsegment einen ferromagnetischen Hilfspol anzuordnen. Dieser ist an demjenigen Ende des Permanentmagnetsegmentes durch Kleben befestigt, welches an der auflaufenden Kante des Ankers liegt. Die Abmessung des Hilfspoles soll so bemessen sein, daß er etwa 20 % der Polteilung einnimmt. Als ferromagnetisches Material für den Hilfspol kommt vorzugsweise Eisen in Frage, welches eine hohe Permeabilität besitzt und somit bei steigendem Ankerstrom den durch das Ankerquerfeld bedingten Streufluß übernimmt. Hierdurch wird das Motordrehmoment bei hoher Belastung erhöht, insbesondere beim Anlaufen des Motors.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Kommutatormotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat gegenüber den geschilderten bekannten Anordnungen den Vorteil, daß mit einem einzigen einfachen Baute"il einerseits ein Streusteg geschaffen und andererseits eine besonders einfache und fertigungsgünstige Befestigungsmoglichkeit für die Magnetsegmente ermöglicht wird. Durch den unsymmetrischen Aufbau des U-förmigen Bügels kann ein Schenkel ausreichend ferromagnetisches Material besitzen zur Ausbildung des Streupoles, während der andere Schenkel und gegebenenfalls der Boden des U-förmigen Bügels dünner ausgebildet werden zur Erzielung einer Federcharakteristik. Neben der Ein-

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sparung separater Bauteile für Halterung und Streupole wild auch die Montage wesentlich erleichtert, so daß zusätzlich Arbeitszeit beim Zusammenbau des Motors eingespart wird. Zweckmäßigerweise sind die erfindungsgemäßen asymmetrischen Bügel zwischen allen benachbarten, zu verschiedenen Polen gehörenden Permanentmagnetsegmenten angeordnet, wobei in der Regel jeder Pol von einem einzigen, radial magnetisierten Dauermagnetsegment gebildet wird.

Weitere Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung sind anhand der Zeichnung in der folgenden Beschreibung näher erläutert.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur ein erstes Ausführungsbeispie'l mit einem zwischen den Permanentmagnetsegmenten eingeklemmten Bügel und Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem am Ständerjoch angenieteten Bügel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Figuren 1 und 2 zeigen ausschnittweise das Joch eines zwei- oder mehrpoligen permanentmagnetisch erregten Kommutatormotors. Auf die Darstellung des Ankers und der Einzelheiten des Ständers ist verzichtet worden, da insofern der Motor beliebig gestaltet werden kann.

In Figur 1 ist mit 10 ein Ständerjoch eines Kommutatormotors bezeichnet, dessen Erregung durch Permanentmagnet-Segmente 11 und 12 erfolgt. Die Segmente 11 und

sind radial magnetisiert, in der Zeichnung ist nur die

Innen am Ankerumfang liegende Polarität des jeweiligen Segmentes eingetragen. Die in Drehrichtung des nicht dargestellten Ankers vorne liegende Permanentmagnetkante, auch auflaufende Magnetkante genannt, ist mit 13 bezeichnet. Zwischen den beiden Magnetsegmenten 11 und 12 liegt eine Pollücke 1U, in der ein U-förmiger . Bügel 15 aus ferromagnetischem Material mit hoher Permeabilität angeordnet ist. Die Magnetsegmente 11 und 12 haben eine sehr viel geringere Permeabilität als der einen f erro:magnetischen Hilfpol bildende ⁽ Bügel 15.

Der Bügel 15 hat einen dickeren Schenkel 16 und einen j dünneren Schenkel 17· Der Boden des Bügels 15 ist mit

18 bezeichnet und etwa in der gleichen Stärke ausgebildet wie der dünne Schenkel 17, so daß durch die Teile 17 und 18 ausreichende Elastizität errei'cht wird, um ;, trotz gewisser Fertigungstoleranzen eine einwandfreie

k-raftschlüssige Befestigung der Magnetsegmente 11 und ; 12 zu gewährleisten. Durch einen Pfeil 19 ist die

•| Drehrichtung des nicht dargestellten Ankers bezeich-

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·: Die verschiedenen Magnetflüsse im Motor sind ebenfalls

durch Pfeile angedeutet, und zwar durch Pfeile 20 für das Ankerquerfeld und durch Pfeile 21 für den von den MagnetSegmenten ausgehenden Hauptfluß.

In Figur 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeicnen wie in Figur 1 versehen, da der Aufbau des Motors grundsätzlich der gleiche wie in Figur 1 ist. Lediglich die Anordnung und die Befestigung des U-förmigen Bügels 15 ist in Figur 2 verändert, derart, daß der Bügel 15 mit seinem Boden 18 am Ständerjoch 10 angenietet ist. Anstelle einer Vernietung käme beispiels-

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weise auch eine Verschweißung des Bügels 15 in Frage. Zwischen den Schenkeln 16 und 17 liegt bei der Anordnung gemäß Figur 2 eine Durchgang-sschraube 23 zur Gehäusebefestigung. Derartige Schrauben sind üblicherweise diametral gegenüberliegend im Ständer des Motors vorgesehen, weshalb auch die dort verwendeten Bügel 15 in der gezeigten Weise angeordnet sind. An der Hilfspol-Wirkung und der elastischen Befestigung der Permanentmagnet-Segmente 11 und 12 ändert sich hierdurch nichts, da auch bei dieser Anordnung durch den dünneren, elastischen Schenkel 17 des Bügels 15 die Segmente 11 und 12 auseinander gedrückt und somit in radialer und tp.ngentialer Richtung gehalten werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt *;ine elastische Magnetbefestigung im Motorgehäuse mit Streustegeffekt, wodurch es möglich wird, permanentmagnetisch erregten Motoren ein Reihenschlußverhalten zu verleihen, während diese ansonsten wegen ihres konstanten Flusses ein Nebenschlußverhalten der Drehzahl-Drehmomentkennlinie aufweisen. Bei vielen Anwendungen bietet jedoch das Reihenschlußverhalten eines Motors wegen der höheren Leerlaufdrehzahl Vorteile. Bei elektrisch erregten Motoren wird das Reihenschlußverhalten durch eine vom Ankerstrom durchflossene Erregerwicklung erreicht, so daß der Fluß mit zunehmendem Ankerstrom größer wird. Beim permanentmagneterregten Motor stellt sich durch den Fluß des Ankerquerfeldes über den Streusteg in Form des Schenkels 16 eine ähnliche Erscheinung ein, da das Ankerquerfeld mit zunehmendem Ankerstrom größer wird. An der auflaufenden Magnetkante 13 im Bereich des Streupole3 16 addieren si'ch dann der Hauptfluß 21 und der Fluß 20 des Ankerqti'&rf eldes , während der am benachbarten Magnetsegment 12 entgegengerichtete Fluß 20 des Ankerquerfeldes den Hauptfluß 21 wegen der geringeren Permeabilität nur wenig

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beeinträchtigt. Andererseits "bieten Permanentmagnetmotoren jedoch Vorteile, insbesondere bezüglich des Wirkungsgrades, weil der Fluß verlustlos erzeugt wird. Durch die Kombination der Vorteile des Permanentmotors mit denjenigen des Reihenschlußverhaltens und durch die besonders zweckmäßige Lösung hinsichtlich der Gestaltung des Hilfspoles entstehen somit wesentliche Vorzüge bei der erfindungsgemäßen Anordnung. Der unsymmetrische Bügel 15 vereinigt in sich die Gestaltung des Hilfspoles und einer Haltefeder für die Magnetsegmente. Beim Anlaufen des Motors wird der dicke Schenkel 16 des Bügels 15 so stark in Sättigung gebracht, daß er praktisch unwirksam wird. Somit bleibt das Anzugsmoment des Motors erhalten. Nach dem Hochlaufen ergibt sich jedoch ein Parallelfluß an der auflaufenden Magnetkante 13 über den dickeren Schenkel 16 des Bügels 15» so daß eine Flußschwächung und damit eine Drehzahlerhöhung eintritt. Auf diese Weise wird der Permanentmagnetfluß ankerquerfeidabhängig gesteuert und man erhält auch bei der Verwendung von Permanentmagneten für die Erregung des Kommutatormotors Reihenschlußverhalten. Die Anordnung kommt also einem geregelten Permanentmotor gleich, wobei die Anordnung und Befestigung der verschiedenen Teile des Stators in besonders einfacher und zweckmäßiger Weise gelöst sind.

Claims

1^.7.1983 Rs/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Ansprüche

1. Permanentmagnetisch erregter Kommutatormotor, insbesondere mehrpoliger Kleinmotor, mit mindestens einem am Ständerjoch in der Lücke zwischen zwei Permanentmagnetpolen (Segmenten) mit niedriger Permeabilität angeordneten ferromagnetischen Hilfspol mit hoher Permeabilität, welcher als U-förmiger Bügel ausgebildet ist, der mit seinen Schenkeln an den Stirnflächen der Permanentmagnete aulieftt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfspol in der Art einer Haltefeder als elastischer, asymmetrischer Bügel (15) ausgebildet ist mit unterschiedlich dicken Schenkeln (16, 17), und daß der dick-rre Schenkel (16) als Streusteg an der in Drehrichtung des Ankers (19) vorne liegenden Permanentmagnetkante (13) anliegt.

2. Kommutatormotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (15) am Ständerjoch (10) angenietet oder angeschweißt ist.

3. Kommutatormotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (15) zwischen den Permanentmagneten (11, 12) eingeklemmt ist.

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k. Kommutatormotor nach Anspruch 3, dadurch gekenn^ zeichnet, daß der Bügel (15) mit seinem Boden (18) dem Anker (19) zugekehrt ist.

5. Kommutatormotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in zwei diametral gegenüberliegenden Pollücken (1U) Durchgangsschrauben (23) zur Gehäusebefestigung verlaufen und daß der Bügel (15) mit seinem Boden (18) zum Ständerjoch (1O) hin angeordnet, ist.

6. Kommutatormotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen allen "benachbarten, zu verschiedenen Polen gehörenden Permanentmagnetsegmenten (11, 12) je ein elastischer Streusteg-Bügel (15) angeordnet ist.