DK148031B - Byggesaet til elektriske maskiner, isaer til undervisningsbrug - Google Patents

Description

i 148031

Opfindelsen vedrører et byggesæt, især til undervisningsbrug, til opbygning af modeller af forskellige typer af elektriske maskiner, og hvis komponenter i det mindste omfatter en grundplade og et til anbrin-5 gelse på denne indrettet statorelement, som er indret tet til central lejring af en rotoraksel, og som har midler til udløselig anbringelse af magnetiske elementer i forskellige stillinger omkring rotorakselen, hvorhos byggesættet yderligere omfatter et pladeformet 10 rotorelement.

Et byggesæt af den omhandlede art er f.eks. kendt fra dansk patentskrift nr. 50 495. Dette byggesæt har imidlertid den ulempe, at det kun tillader opbygning af en enkelt type maskine, f.eks. en jævnstrømsmotor. Andre 15 typer af maskiner kan naturligvis opbygges af kendte løsdele såsom spoler, permamagneter, aksler, kommutato-rer m.v., men det er uhyre tidskrævende og vanskeligt at sammenkoble sådanne dele. En sådan sammenkobling er i reglen ikke tilstrækkelig nøjagtig eller formstabil 20 til, at der opnås en funktionsdygtig maskine, og den kendte teknik vil derfor være pædagogisk uegnet til undervisningsbrug.

Fra tysk patentskrift nr. 529 091 kendes et byggesystem, hvor nogle af de ovennævnte løsdele i en vis udstræk-25 ning kan sammenkobles på forskellige måder til en sta bil model af en elektrisk maskine. Det er imidlertid ikke muligt ved ændring af opbygningen at opnå forskellige magnetfelttyper på rotoren, og da valgmulighederne i praksis er lige så afhængige af rotorfeltet som af 30 statorfeltet, er dette kendte system heller ikke et vel egnet pædagogisk hjælpemiddel.

Formålet med opfindelsen er at angive et byggesæt, hvor de ovennævnte ulemper er afhjulpet således, at alle typer af elektriske maskiner relativt let kan samles på 2 14803 1 en formstabil og nøjagtig måde uden brug af værktøj.

Dette formål opnås ved, at byggesættets rotorelement er udformet som angivet i krav l's kendetegnende del.

De pladeformede stator- og rotorelementer medfører i 5 forbindelse med modulopbygningen og de nævnte koblings- organer, at der ved hjælp af magnetiske elementer omfattende elektromagneter og permamagneter let kan opbygges de til forskellige typer af elektriske maskiner hørende konfigurationer af forskellige, samvirkende 10 stator- og rotormagnetfelter. Det vil kunne forstås, at byggesættet også kan omfatte en i og for sig kendt kommutator til opbygning af f.eks. en jævnstrømsmotor.

De magnetiske elementer kan have form som cirkulære cylindre, men for at opnå et element med en tilstrække-15 lig magnetstyrke og begrænset dimension, foretrækkes det, at elementet har et på tværs af magnetfeltretningen aflangt tværsnit, som netop dækker to huller i de pladeformede elementer. I denne udformning har hvert magnetisk element med fordel to koblingsben, således 20 som det er anført i krav 2, hvilket endvidere medfører den fordel, at koblingsben på en elektromagnet samtidigt kan benyttes som klemme for magnetiseringsviklingens trådender.

Den i krav 3 angivne placering af huller i de plade-25 formede elementer medfører både et stort antal place ringsmuligheder for de magnetiske elementer, og at disse kan anbringes så tæt på hinanden som muligt.

Fortrinsvis er hullerne i stator- og rotorelementerne gennemgående som angivet i krav 4, hvorved byggemulig-30 hederne forøges yderligere, specielt i tilfælde af ak-sial sammenkobling af flere motorer.

Ved hjælp af den i krav 5 nævnte, magnetiserbare skive, 148031 3 som kan være beliggende mellem de magnetiske elementer og både stator- henholdsvis rotorelementet, kan der opnås en koncentrering af de magnetiske kraftlinier.

Opfindelsen vil blive nærmere forklaret ved den følgende 5 beskrivelse af byggesættet, idet der henvises til tegningen, hvor: fig. 1 viser en model af en elektrisk maskine, opbygget ved hjælp af komponenter fra byggesættet ifølge opfindelsen , 10 fig. 2 viser et statorelement til byggesættet, fig. 3 det på fig. 2 viste statorelement, set nedefra, fig. 4a, 4b magnetiske elementer til byggesættet, fig. 5 et snit langs linien \l - M på fig. 2, medens fig. 6 viser en yderligere komponent til byggesættet 15 i form af en plade af blødt jern.

På fig. 1 er vist en model af en jævnstrømsmotor, som er opbygget på en grundplade 1 med i modulet beliggende koblingstappe 2. Et par statorelementer 3, 4 samvirker med koblingstappene 2, og tjener som lejeskjolde for 20 en aksel 5. Statorelementet 3 bærer endvidere to permanente magneter 6, 7 til magnetisk samvirkning med elektromagneter 8, 9, 10, som er anbragt på et rotorelement 11, som er fastgjort til akselen 5. Akselen 5 bærer endvidere en kommutator 12, som ved hjælp af ikke viste 25 elektriske ledninger er forbundet med elektromagneterne 8, 9, 10, og som er indrettet til at samvirke med et par slæbesko, hvoraf slæbeskoen 13 kan ses på fig. 1.

Slæbeskoene er fastgjort til et bjælkeelement 14, som 148031 4 er fastgjort til grundpladen 1. Endvidere er der på fig.

1 vist et bjælkeelement 15, som forbinder statorelemen-terne 3, 4 indbyrdes. Der kan være anbragt lignende bjælkeelementer rundt langs statorelementernes periferi, 5 hvilket dog er udeladt på figuren af hensyn til overskueligheden. Når der tilføres en elektrisk spænding til slæbeskoene, vil rotorelementet 11 rotere, således som det er kendt fra en jævnstrømsmotor.

På fig. 2 er vist modellen fra fig. 1, set i retning 10 mod statorelementet 3. Statorelementet 3's bund er udformet således, som det kan ses på fig. 3, hvoraf det fremgår, at der findes et antal indskæringer 20, som er indrettet til stram optagelse af koblingstappe 2 på grundpladen 1 for fastgørelse af statorelementet 3 til 15 grundpladen 1. Idet indskæringerne 20 skiftevis er åbne ud mod statorelementet 3's modstående flader (fig. 3), opnås en forenkling af et værktøj til sprøjtestøbning af statorelementet. Endvidere er der på fig. 2 vist koblingstappe 22 langs den del af statorelementet, som ikke 20 samvirker med grundpladen 1, hvilke tappe er indrettet til samvirkning med bjælkeelementer 15 som tidligere nævnt.

Det på fig. 2 viste statorelement 3 har et centralt akselhul 23 til optagelse af akselen 5 (fig. 1) og har end-25 videre et antal huller 24 (på figuren ialt 18 huller), som er indrettet til at optage koblingsben på magnetiske elementer, som vil blive beskrevet nedenfor. De på fig.

2 viste koblingsben 25, 26 hører til det magnetiske element 6 (fig. 1), medens koblingsbenene 27, 28 hører til 30 det magnetiske element 7 (fig. 1).

På fig. 4a og b er vist magnetiske elementer til byggesættet ifølge opfindelsen i form af henholdsvis en permanent magnet 30 og en elektromagnet 31.

148031 5

Den permanente magnet 30 omfatter en stangformet kerne 32 af permanent magnetisk materiale, som er indesluttet i et hus 33, fortrinsvis af formstof med et ovalt tværsnit. Huset 33 er sammenhængende med et par koblingsben 5 34, 33, som er indrettet til optagelse i hullerne 24 i statorelementet 3 (og tilsvarende huller i rotorelementet 11). Koblingsbenene er for enden opslidset (ved 36 og 37) og har en rundtgående vulst 38, 39 således, at der kan opnås en relativ stiv sammenkobling af det 10 magnetiske element og stator- eller rotorelementet.

Elektromagneten 31 omfatter en stangformet kerne 40 af magnetisk blødt materiale, som er omsluttet af en spoleform 41 med en kontur, som i hovedsagen svarer til huset 33 (fig. 4a). Omkring spoleformen 41 er anbragt en magne-15 tiseringsvikling 42, hvis frie ender er ført gennem et respektivt koblingsben 45, 46 af samme art som de tidligere beskrevne koblingsben 34, 35. Koblingsbenene 45 og 46 indeholder i og for sig kendte forbindelsesorganer, således at der kan indføres ledninger i benene for til-20 slutning af magnetiseringsviklingen 42 til en strømkilde.

Fig. 5, som viser et snit langs linien V - V på fig. 2, viser nærmere enkeltheder ved sammenkobling af det magnetiske element 6 og statorelementet 3. Figuren viser også et yderligere element til byggesættet ifølge opfin-25 delsen, nemlig den på fig. 6 viste plade 50, som er fremstillet af magnetisk blødt materiale, og som har fri-huller 51 for de magnetiske elementers koblingsben. Med den på fig. 5 viste beliggenhed medfører pladen 50 en koncentrering af de magnetiske kraftlinier fra de magne-30 tiske elementer 6, 7. Hullerne 24 i statorelementet 3 (og tilsvarende huller i rotorelementet 11) er defineret ved små aksialt beliggende rørstykker 52, 53, hvor disses aksiale længde plus tykkelsen af pladen 50 svarer til længden af koblingsbenene 25, 26, regnet fra koblings- 148031 6 benenes vulst til huset 33 (fig. 4a) eller til spoleformen 41 (fig. 4b). Derved kan der opnås en stabil, men udløselig sammenkobling af de magnetiske elementer, en plade 50 og et stator- eller rotorelement. På fig.

5 1 kan det ses, hvorledes en plade 50 er beliggende mellem elektromagneterne 8, 9, 10 og rotorelementet 11.

De mange variationsmuligheder for opbygning af modeller af elektriske maskiner med byggesættet ifølge opfindelsen skyldes primært, at de magnetiske elementer kan anbringes 10 i et varierende antal og med forskellige indbyrdes placeringer i stator- og rotorelementerne. Et særligt stort antal variationsmuligheder opnås ved netop den på figurerne viste placering af hullerne 24, hvilken placering vil blive nærmere forklaret under henvisning til fig. 6.

15 På fig. 6 er indtegnet to lige store, ligesidede trekanter, hvis vinkelspidser er beliggende i centrum af hullerne i pladen 50. Ifølge opfindelsen er trekantsidelængden lig med centerafstanden mellem de magnetiske elementers koblingsben, hvorefter det vil kunne forstås, 20 at de magnetiske elementer kan anbringes således, at forbindelseslinien mellem deres koblingsben falder sammen med enhver af de viste trekanters sider, hvor det centrale hul i pladen 50 dog er forbeholdt akselen 5.

Det skulle herefter kunne indses, at der er mange varia-25 tionsmuligheder for opbygning af modeller af elektriske maskiner med byggesættet ifølge opfindelsen. Foruden den på fig. 1 viste jævnstrømsmotor kan der f.eks. bygges asynkron-motorer eller synkron-motorer, og byggesættet tillader endog sammenbygning af flere sådanne motorer, 30 enten en radial sammenbygning ved hjælp af tandhjul eller især en aksial sammenbygning ved hjælp af en forlænget motoraksel, således at der f.eks. kan bygges en realistisk model af en maskine til omsætning af jævnstrøm til veksel-

Claims (2)

143031 strøm og omvendt. Foruden at byggesættet, som især er velegnet til undervisningsbrug, medfører, at der kan .opbygges modeller af forskellige typer af elektriske maskiner, kan det, på grund af de mange placeringsmulig-5 heder for de magnetiske elementer, benyttes til at opbygge forskellige konstruktioner af samme motortype, f.eks. med henblik på at foretage målinger af strømforbrug, trækkraft m.v. Det kan også illustreres, hvilken betydning det har at kunne lukke de magnetiske kraftlinier 10 ved hjælp af skiver, som de på fig. 6 viste, hvilken virkning yderligere kan forstærkes ved hjælp af det på fig. 1 viste element 55, som er en strimmel af magnetisk blødt materiale, som i begge ender har ombukkede flige, der strækker sig radialt indad imod skiverne 50 uden 15 af berøre disse. Elementet 55 kan være fastholdt på undersiden af et eller flere bjælkeeleménter 15 ved hjælp af koblingsorganer 56.

1. Byggesæt til elektriske maskiner, især til undervis-20 ningsbrug, til opbygning af modeller af forskellige typer af elektriske maskiner, og hvis komponenter i det mindste omfatter en grundplade og et til anbringelse på.denne indrettet statorelement, som er indrettet til central lejring af en rotoraksel, og som har midler til udløse-25 lig anbringelse af magnetiske elementer i forskellige stillinger omkring rotorakselen, hvorhos byggesættet yderligere omfatter et pladeformet rotorelement, kendetegnet ved, at rotorelementet også har koblingsorganer til udløselig sammenkobling med magne-30 tiske elementer i forskellige stillinger, som svarer til de mulige stillinger af de samvirkende statormagne-ter i overensstemmelse med en forud bestemt elektrisk maskintype.