DE852262C

DE852262C - Four-pole electric machine of small power

Info

Publication number: DE852262C
Application number: DEP19320D
Authority: DE
Inventors: Dirk Arie Van Den Berg
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1943-12-20
Filing date: 1948-10-23
Publication date: 1952-10-13

Description

Vierpolige elektrische Maschine von kleiner Leistung Die Erfindung bezieht sich auf eine vierpolige elektrische Maschine von kleiner Leistung (bis etwa 20W) mit einem Ständer, dessen Magnetkreis aus untereinander gleichen, mit ausgeprägten Polen versehenen Blechen zusammengesetzt ist, während auf diesen Polen Spulen von z. B. untereinander gleichem Kupferquerschnitt angebracht sind. Eine kleine Maschine solcher Art hat die Eigenschaft, daß die für die Spulen erforderliche Kupfermenge im Verhältnis zu größeren Maschinen groß ist; da der Luftspalt zwischen Läufer und Ständer, der aus Herstellungsgründen relativ groß ist, verhältnismäßig viel Amperewindungen beansprucht. Solche Maschinen mit einem Ständerkreis aus Blechen von rechteckiger Form sind bekannt und haben den Vorteil, daß die Bleche sehr einfach angefertigt und zu dem Magnetkreis zusammengebaut und die Spulen in Form von Formspulen auf die Kerne geschoben werden können.Small power four-pole electric machine The invention refers to a four-pole electric machine of low power (up to about 20W) with a stand, the magnetic circuit of which is equal to each other, with pronounced poles is composed of sheet metal, while on these poles Coils of e.g. B. are attached to each other with the same copper cross-section. One small machine of this type has the property that the one required for the reels The amount of copper is large in relation to larger machines; because the air gap between Runner and stator, which is relatively large for manufacturing reasons, relatively a lot of ampere turns. Such machines with a stator circle made of sheet metal of rectangular shape are known and have the advantage that the sheets are very simple made and assembled to the magnetic circuit and the coils in the form of preformed coils can be pushed onto the cores.

Die Erfindung bezweckt, eine Maschine der erwähnten Art zu schaffen, deren zum Unterbringen der Ständerspulen verfügbarer Raum besser ausgenutzt ist, als dies bisher mit Formspulen der Fall gewesen ist; die Erfindung beabsichtigt also, den sogenannten F'ü'llfaktor des Spulenraums zu vergrößern. Dieser ist bei den erwähnten Bauarten nicht übermäßig groß; denn zwischen den Begrenzungslinien des Magnetkreises und den Außenseiten der Spulen bestehen, wenn diese auf die Pole geschoben sind, nicht ausgefüllte Räume.The aim of the invention is to create a machine of the type mentioned, whose space available to accommodate the stator coils is better used, than was previously the case with preformed coils; the invention is intended in other words, to increase the so-called F'ü''ll factor of the coil space. This is at not excessively large for the types mentioned; because between the boundary lines of the magnetic circuit and the outside of the coils exist when these are on the poles are pushed, empty spaces.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, <laß durch die Form und die Abmessungen der Spulen mit Rücksicht auf die Form und die Abmessungen der Pole Abhilfe geschaffen werden kann.The invention is based on the knowledge, <let through the form and the dimensions of the Coils with regard to the shape and the Dimensions of the poles can be remedied.

Die erfindungsgemäß gebaute Maschine besitzt dazu einen Ständer von an sich bekannter rechteckiger Form, bei dem der eine Satz von Polen länger ist als der andere. Mit diesem Merkmal vereinigt und ihm angepaßt ist bei dem einen Spulensatz das Verhältnis zwischen der Höhe und der Breite soviel kleiner als das entsprechende Verhältnis beim anderen Spulensatz, daß der verfügbare Raum für alle Spulen weitestgehend ausgefüllt ist, nachdem zunächst der erstgenannte Satz von der Innenseite her auf die zugehörigen Pole von der kleineren Länge und darauf der andere Satz auf die zugehörigen Pole von der größeren Länge geschoben worden ist.The machine built according to the invention has a stand for this purpose well-known rectangular shape in which one set of poles is longer than the other. United with this characteristic and adapted to it is in the one Coil set the ratio between the height and the width is so much smaller than that corresponding ratio at the other coil set that the available space for all Coils is largely filled after the first set of the inside on the associated poles of the shorter length and then the other set has been pushed onto the associated pole of the greater length.

Wenn Zylinderspulen verwendet werden, wird unter der erwähnten Breite der Durchmesser der Spule verstanden. In diesen Fällen wird der Füllfaktor relativ groß sein. In absolutem Sinne genommen, ist dieser möglichst groß bei der Verwendung von Spulen mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt, bei denen eine der Seiten parallel zur Ebene der Bleche ist. Diese Spulen werden daher wegen des sehr großen Füllfaktors bei der erfindungsgemäß gebauten Maschine vorzugsweise verwendet.If solenoid coils are used, it will be under the mentioned width understood the diameter of the coil. In these cases the fill factor becomes relative be great. In the absolute sense, this is as large as possible when used of coils with a rectangular or square cross-section, in which one of the sides is parallel to the plane of the sheets. These coils are therefore because of the very large Fill factor preferably used in the machine built according to the invention.

Verglichen mit Maschinen mit quadratischen Ständerblechen weist die neue Maschine die Besonderheit auf, daß für die gleiche Leistung das Gesamtvolumen kleiner ist, da ein großer Teil des schädlichen Raumes durch Kupfer bzw. Eisen ausgefüllt ist. Obgleich hierbei durch die Abmessungen des Spulensatzes auf den kurzen Polen die Axiallänge des Ständers vergrößert ist, 'übt dies praktisch wenig Einfluß auf die Gesamtlänge der Maschine aus, weil im Raum zwischen den über den Läufer vorstehenden Köpfen genannter Spulen vorteilhaft z. B. ein Lager oder ein Kollektor mit Bürsten untergebracht sein kann.Compared to machines with square stator plates, the new machine has the special feature that for the same performance the total volume is smaller because a large part of the harmful space is filled by copper or iron is. Although this is due to the dimensions of the coil set on the short poles the axial length of the stator is increased, this has little effect in practice the total length of the machine, because in the space between the protruding over the runner Heads of said coils advantageous z. B. a bearing or a collector with brushes can be accommodated.

Durch Anwendung des Erfindungsgedankens ist es allgemein gesprochen möglich, einen Satz derart flacher und breiter Spulen zu verwenden, daß diese zunächst auf die zugehörigen, kurzen Polschuhe geschoben werden können, ohne daß hierbei die längeren Polschuhe störend im Wege sind. Die Breitenabmessung dieser Spulen in einer zur Ebene der Ständerbleche parallelen Ebene ist dabei so groß gewählt, daß sich die Spule möglichst eng dem Magnetkreis des Ständers anschließt. Der andere Spulensatz kann dann in Form hoher und dafür schmaler Spulen ausgebildet werden, die so gewählt sind, daß sie mit Rücksicht auf die Höhe des erstgenannten Satzes, nachdem diese auf die kurzen Pole aufgeschoben worden sind, auf die zugehörigen, längeren Pole. geschoben werden können und sich dabei mit ihrer Außenseite möglichst nahe an die Außenfläche des ersteren Spulensatzes anschließen.By applying the spirit of the invention, it is generally spoken possible to use a set of such flat and wide coils that these initially can be pushed onto the associated, short pole pieces without this the longer pole pieces are annoying in the way. The width dimension of these coils in a plane parallel to the plane of the stator plates is chosen so large that that the coil connects as closely as possible to the magnetic circuit of the stator. The other The coil set can then be designed in the form of tall and narrow coils, which are chosen in such a way that, taking into account the amount of the first-mentioned rate, after these have been pushed onto the short poles, onto the associated, longer pole. can be pushed while doing so with their outside as possible connect close to the outer surface of the former coil set.

An Hand der Zeichnung, die schematisch ein Ausführungsbeispiel eines $tänderkreises einer Maschine nach der Erfindung darstellt, wird dies noch näher erläutert. In Fig. i ist ein Ständer in einem zur Läuferachse senkrechten Querschnitt dargestellt, so daß die Zeichnungsebene mit einem der Ständerbleche zusammenfällt. Fig. 2 ist eine Seitenansicht.With reference to the drawing, which schematically shows an embodiment of a This is even more detailed explained. In Fig. I is a stator in a cross section perpendicular to the rotor axis shown so that the plane of the drawing coincides with one of the uprights. Fig. 2 is a side view.

Der Läufer ist mit i und die Läuferachse mit 2 bezeichnet. Das Ständerblech 3 von rechteckiger Form, das gleich allen anderen Blechen des Ständers ist, ist mit den Polen 4 und 5 aus einem Stück, z. B. durch Stanzen, hergestellt. Auf den Polen mit untereinander gleichem Querschnitt sind Formspulen 6 und 7 mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt und mit untereinander gleichem Kupferquerschnitt angebracht. Dazu werden zunächst die Spulen 6 auf die kürzeren Pole 4 und dann die Spulen 7 auf die längeren Pole 5 geschoben. Aus der Figur ist ersichtlich, daß auf diese Weise ein sehr hoher Füllfaktor erzielbar ist, da zwischen den Seiten 8 und 9 der Ständerbleche und den Spulenwindungen praktisch kein toter Raum, d. h. kein durch Spulen nicht ausgenutzter Raum, vorhanden ist. Dieses Ergebnis ist durch einander angepaßte. Abmessungen von Spulen und Polen ermöglicht. Die Breite b, der Spule 6 muß hierzu so gewählt werden, daß die Außenseite längs der Höhe gemessen sich möglichst nahe an den Ständerkreis anschließt. Die Höhe h, darf höchstens gleich dem Abstand p zwischen den Polen 5 und der Linie, die parallel zu ihnen über das Ende der Pole 4 verläuft, sein. Nur auf diese Weise ist es möglich, zunächst die Spulen 6 auf die Pole 4 zu schieben, ohne daß die Pole 5 störend im Wege sind.The rotor is designated with i and the rotor axis with 2. The stand plate 3 is rectangular in shape, which is the same as all other sheets of the stator with the poles 4 and 5 in one piece, e.g. B. by punching made. On the Poles with mutually the same cross-section are preformed coils 6 and 7 with rectangular or square cross-section and with the same copper cross-section appropriate. To do this, first the coils 6 on the shorter poles 4 and then the Coils 7 pushed onto the longer poles 5. From the figure it can be seen that on a very high fill factor can be achieved in this way, since between pages 8 and 9 of the stator laminations and the coil windings practically no dead space, d. H. no space not used by coils is present. This result is mixed up customized. Dimensions of coils and poles allows. The width b, of the coil 6 must be chosen so that the outside is measured along the height as close as possible to the stator circle. The height h, may at most be equal the distance p between the poles 5 and the line running parallel to them across the The end of the pole 4 runs. Only in this way is it possible to start with the To push coils 6 onto the poles 4 without the poles 5 being in the way.

Die Höhe h2 der Spule 7 darf höchstens gleich dem Abstand q und die Breite bz gleich dem Abstand -r gewählt werden. Es ist dann möglich, diese Spulen, nachdem die Spulen 6 auf den Polen 4 angebracht worden sind, der Reihe nach in den für den Läufer bestimmten Raum zu bringen und sie nacheinander auf die zugehörigen Pole 5 zu schieben.The height h2 of the coil 7 may be chosen to be at most equal to the distance q and the width bz equal to the distance -r. It is then possible, after the coils 6 have been attached to the poles 4, to bring these coils one after the other into the space intended for the runner and to push them one after the other onto the associated poles 5.

Aus der Figur ist ersichtlich, daß allgemein gesprochen der beabsichtigte Zweck erreichbar ist, wenn das Verhältnis der Spulen 6 in passendem Maße kleiner gewählt ist als das Verhältnis der Spulen 7.. Obgleich die Abmessungen der Pole selbstverständlich hiermit zusammenhängen, ist es nicht erforderlich, daß alle Pole untereinander gleichen Querschnitt haben. Es ist auch möglich, daß ein Satz zusammengehöriger Pole in Form von Hilfspolen geringerer Abmessungen ausgebildet ist. Die Spulen des zugehörigen Spulenpaars brauchen dann auch nicht den gleichen Kupferquerschnitt zu haben wie die Spulen des anderen Paars.From the figure it can be seen that, generally speaking, the intended purpose is attainable when the relationship of the coils 6 is selected to be smaller than the ratio to a suitable extent of the coils 7 .. Although the dimensions of the poles are of course related to this, it is not necessary that all the poles have the same cross-section. It is also possible for a set of poles that belong together to be designed in the form of auxiliary poles of smaller dimensions. The coils of the associated coil pair then do not need to have the same copper cross-section as the coils of the other pair.

Durch die Anwendung einer flachen, niedrigen und einer schmalen, hohen Spule entsteht in. der Achsenrichtung ein kleiner toter Raum, was aus der dargestellten Seitenansicht der Fig.2 ersichtlich ist. Dieser Raum kann zum Anbringen der Lager mit den Lagerstützen und gegebenenfalls des Kollektors mit den Bürsten benutzt werden. In Fig. 2 sind mit io die Lagerstützen bezeichnet, die mit den Flanschen i i am Ständerkörper befestigt sind. Der Kollektor ist weiter mit 12 und die Bürsten sind mit 13 bezeichnet. Hierdurch wird der Raum zwischen den vorstehenden Spulen 6 mehr oder weniger gefüllt.By using a flat, low and a narrow, high one Coil creates a small dead space in the axial direction, which is what the illustrated Side view of Fig.2 can be seen. This space can be used to attach the bearings with the bearing supports and possibly the collector with the brushes. In Fig. 2, the bearing supports are denoted by io, which with the flanges i i are attached to the stand body. The collector is next to 12 and the brushes are denoted by 13. This creates the space between the protruding coils 6 more or less filled.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Maschine kann sowohl ein Motor als auch ein Generator sein.The machine designed according to the invention can be both a motor also be a generator.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Small power four-pole electric machine with a stand made up of identical poles with pronounced poles Sheet metal is composed, with the pole preformed coils of z. B. each other the same copper cross-section are pushed, characterized in that the stator has a known rectangular shape and that the short sides with opposite equally long, comparatively long poles (5), the long sides of the rectangular Standers, on the other hand, have opposing poles of the same length and relatively short (4) are provided, while the pole coils' extend over the entire length of their poles, such that the available space between the poles and the stator yoke largely is filled in by the winding.

2. Machine according to claim i, characterized in that that the coils have a rectangular or square cross-section.

3rd machine according to claims i or 2, characterized in that in the space between the over the stator body protruding heads of the coils (6) from the larger width dimension the support means (io) for the rotor shaft and possibly also a collector (i2) with brushes (i3).