CH400323A - Elektromotor - Google Patents

Description

      Elektromotor       Die Erfindung     betrifft    einen Elektromotor mit       mindestens    einem     Stator    und Rotor, die axial neben  einander angeordnet sind und     ermöglicht,    dass sich  der Motor durch hohen Wirkungsgrad und einfache  und billige     Bauart    auszeichnet.

   Gemäss der Erfindung  wird dies dadurch     erreicht,    dass sein     Statorteil    auf  gebaut ist aus mindestens einem Trägerkörper aus  Isoliermaterial mit     einem    rohrartigen Hauptteil und  mindestens einem scheibenförmigen Flansch, dessen  Durchmesser grösser ist als jener des     Pohrades    und der  n im Abstand von 360n   angeordnete     Fixierungsele-          mente    für die Polbleche oder     Polblechpakete    auf  weist, und aus n mit     ihren    Enden das     Polrad    um  greifenden,

   auf dem Trägerkörper aufsitzenden Pol  blechen oder     Polblechpaketen    mit über deren Haupt  teil gewickelten     Statorwicklungen.     



  Die Verwendung von Tragscheiben, die gleich  zeitig der Distanzierung der     Polbleche    dienen, ist an  sich bekannt, jedoch nicht im     Zusammenhang        mit     den Merkmalen des erfindungsgemäss     ausgebildeten     Elektromotors.  



  Als     Fixierungselemente    für die Polbleche oder       Polblechpakete    werden     zweckmässigerweise    an den  scheibenartigen Flanschen der Trägerkörper     Schlitze     kreisförmig angeordnet, die je nach der     Bauart    des  Elektromotors verschieden ausgebildet sein können.  



  Der erfindungsgemäss ausgebildete Motor kann  weitgehend durch einfaches     Zusammenstecken        eini-          ger    weniger     Einzelteile    zusammengebaut werden, wo  bei diese     Einzelteile    sich bei dem einzelnen Motor       vielfach    wiederholen.  



  In den Zeichnungen sind     verschiedene    beispiels  weise Ausführungsformen von erfindungsgemäss aus  gebildeten Elektromotoren schematisch     dargestellt.     



       Fig.    1 bis 7 zeigen eine erste     Ausführungsform,     wobei     Fig.    1 ein Mittelschnitt durch den zusammen-    gebauten Motor ist, aber die seitlichen Deckel und  die zylindrische Hülse weggelassen sind.  



       Fig.    2 und 3 zeigen     in    der Ansicht bzw. Seiten  ansicht den     Statorkörper.     



       Fig.    4 und 5 stellen in der Ansicht und Seiten  ansicht ein     Polblechpaket    dar, und       Fig.    6 und 7 zeigen einen     Spulenkörper    in der An  licht bzw.     Seitenansicht.     



       Fig.    8 bis 16 stellen eine zweite Ausführungsform  eines erfindungsgemäss     ausgebildeten    Elektromotors  dar, und zwar zeigen   Fig.8     und:    9 den gesamten Motor im Mittel  schnitt bzw. .in der Seitenansicht (wobei die     seitlich     den Motor     abschliessende    Deckelscheibe 9 weggelas  sen ist).  



       Fig.    10 und 11 stellen den     Statorkörper    in der  Ansicht bzw. Seitenansicht dar.  



       Fig.    12 ist eine Ansicht eines Polbleches.  



       Fig.    13 eine     Seitenansicht        eines        Spulenkörpers.          Fig.    14 und 15     stellen        in    der Ansicht bzw. Sei  tenansicht einen Polschuh dar, und       Fig.    16 ist eine Ansicht eines     seitlichen    Deckels.       Fig.    17 und 18 zeigen in der Ansicht zwei     weitere     abgeänderte Ausführungsformen eines     Statorkörpers     für     einen        erfindungsgemäss    ausgebildeten Elektromo  tor.  



  Bei dem in den     Fig.    1 bis 7     dargestellten    Aus  führungsbeispiel eines     erfindungsgemäss        ausgebildeten     Motors     enthält    der Rotor zwei     Polräder    1 und 1"  und eine     zwischen    diesen beiden     angeordnete        Stator-          wicklung    7.

   Zur Halterung der     Statorwicklung    und  der Polbleche des     Stators    dient ein Trägerkörper<B>17,</B>  der mit     seinem        rohrförmigen    Mittelteil 18 über     die     Achse 14 geschoben ist. An     seinen    beiden Enden  weist dieser Körper 17 je einen Flansch 19     mit     sechs radialen     Einschnitten    20 auf. Diese     Einschnitte         20 nehmen die     Abkröpfungen    der     Polblechpakete     21 auf.

   Jedes dieser     Polblechpakete    ist in     seinem     Mittelteil 22 von einer Spule umgeben und an seinen  beiden Enden bei 23 auswärts gekröpft. Der über den       Mittelteil    22 jedes     Polblechpaketes    geschobene     Spu-          lenkörper    24 ist bei 25 mit einem     seitlichen        Schlitz     versehen, der etwas schmäler ist als die radiale Aus  dehnung des Mittelteils 22.

   Jeder     Spulenkörper    24  ist mit zwei     stirnseitigen.    Flanschen 26 versehen, die  ebenfalls seitlich geschlitzt sind und der gewünschten       Polzahl    entsprechend     segmentförmig    profiliert sind.  Die     Spulenkörper    24 werden in seitlicher Richtung  auf die     Polblechpakete    21 aufgeschoben, wobei die       Sehlitze    25     auseinanderfedem    und nach vollständigem  Durchtritt des     Polblechpaketes    wieder in ihre ur  sprüngliche Lage zurückgehen.

   Sodann werden die       Statorwicklungen    7 über diese     Spulenkörper    24 ge  wickelt.  



  Die Einzelteile können durch nicht dargestellte,  übergeschobene     hülsenförmige        Halbschalen    mit seit  lichen Deckeln oder auch durch eine nach Zusam  menstecken     d'er    Motorteile seitlich übergeschobene       zylindrische    Hülse aus     einem    Stück, die     seitlich     ebenfalls mit zwei     Deckeln    abgeschlossen wird,     zu-          ,sammengehalten    werden.  



  Die     Kraftlinien    des     Magnetfeldes    treten radial aus  den     Umfängen    der Polräder aus, und der magnetische  Fluss     wird    durch die Polbleche geschlossen.  



       Selbstverständlich    ist es möglich, anstelle von,  bloss zwei Polrädern deren mehrere anzuordnen, wo  bei     dann    die     Polblechpakete    entsprechend oft     abge-          kröpft    sein müssen. Die Verwendung von     lamellier-          ten    Polblechen ist nicht in allen Fällen     unbedingt    er  forderlich.  



  Die Ausführungsform nach den     Fig.8    bis 16  unterscheidet sich von jener nach den     Fig.    1 bis 7  im wesentlichen bloss dadurch, dass bei ihr nur     ein;     einziges Polrad, jedoch mit     Statorwicklungen    auf  beiden Stirnseiten vorgesehen ist.

   Man     kann    sich  diese     Ausführungsform    aus der oben erwähnten er  sten Ausführungsform dadurch entstanden denken,  dass     dort    eines der beiden     Polräder    weggelassen     und'     auf der     entgegengesetzten        Stirnseite    des verbleiben  den     Polrades    eine weitere     Statorwicklung    angeordnet  ist. Dieser Gedanke bedingt     allerdings    eine etwas.  andere konstruktive Bauart und auch.     eine    Vorsorge  für den richtigen Schluss des     Magnetflusses.     



  Bei dieser zweiten Ausführungsform     sitzt    auf der  Achse 4 nur     ein    einziges     Polrad    1, und zwar in der  Mitte der Achse, und es ist wieder angenommen, dass  dieses Polrad an jeder     Stirnseite    drei Nord- und drei  Südpole enthält. Nach Aufschieben und Befestigen  des Polrades 1 auf der Achse 2 wird auf jedes der  beiden     Achsenenden    je     ein    Trägerkörper 17 aufge  schoben, der hier     allerdings    nur einen     einzigen;     Flansch 19, und zwar an seinem- dem     Polrad    1 zu  gewendeten Ende trägt.

   Der Trägerkörper besteht  wieder aus     Isoliermaterial,    z. B. thermoplastischem  Kunststoff oder Kunstharz     Pressmasse    und kann     in     einfacher Weise gespritzt oder gepresst werden. Der    Flansch 19 enthält eine die Achse 4 mit     reichlichem     Spiel umfassende Öffnung, die die Fortsetzung der  Rohröffnung bildet. Rohrdurchmesser und Rohrpro  fil können kreisförmig oder in Gestalt eines Vielecks  ausgeschaltet sein.

   Man: kann     beispielsweise    eine  äussere Profilierung als     n-Eck    wählen, wobei n die  Anzahl der Pole auf jeder Stirnseite des Polrades 1  bedeutet und infolgedessen gleich ist der Anzahl der  weiter unten     erwähnten        Spulenkörper    24. Im vor  wiegenden Fall ist n = 6.  



  Der Flansch 14 enthält wieder n = 6 radiale  Einschnitte 20, die im Abstand von jeweils  360n = 60  angeordnet sind. An das innere Ende  jedes radialen Einschnittes 20 schliesst sich an der  dem     rohrförmigen    Teil 18 zugeordneten Seite eine       Ausnehmung    29 gleicher Breite an, die jedoch nur  etwa bis zur     Hälfte    der Dicke des Flansches 19  reicht. In der Mitte zwischen je zwei radialen Ein  schnitten 20 ist auf der dem rohrförmigen Teil 18  abgewendeten Stirnseite des Flansches 19 eine     rin-          nenförmige        Ausnehmung    27 vorgesehen, die gleich  breit und in radialer Richtung etwa gleich lang ist  wie die     Ausnehmungen    29.

   An jede dieser     Ausneh@     mangen 27 schliesst ein durch die ganze Breite des  Flansches 19     hindurchgehender    Schlitz 28 gleicher  Breite an. An Stelle von aus Blechpaketen zusam  mengesetzten Polblechen werden bei der vorliegenden       Ausführungsform    Polbleche 21 verwendet, die aus       Weicheisenstäben    geeignet gewählter     Permeabilität     mit rechteckigem Querschnitt bestehen.

   Sie sind zwei  mal     abgekröpft,    so dass sie mit     ihrem    von der Achse  weiter     entfernten    Ende das     Polrad    1     käfigartig    um  greifen, während sie in ihrem anderen Teil die       Statorwicklungen    tragen. Die     Statorwicklungen    7  sind wieder auf     Spulenkörpem    24 mit seitlichen  Flanschen 26 gewickelt. Im Gegensatz zu der vorigen  Ausführungsform sind aber hier die     Spulenkörper     und Flanschen seitlich nicht geschlitzt, da sie ja auf  die Polbleche 21 in axialer Richtung aufgeschoben  werden können.

   Zur Herstellung des magnetischen  Schlusses an den äusseren Enden der Trägerkörper  17 ist hier für jedes Polpaar ein Poljoch 30 erforder  lich, das in den     Fig.    14 und 15 dargestellt ist.  



  Beim Zusammenbau des Elektromotors nach  diesem Ausführungsbeispiel werden die Polbleche 21  durch die     Schlitze    28 geschoben und     umfassen    den  gegenüberliegenden Flansch 19, in dessen     Einker-          bung    20 liegend, mit     ihrem        abgekröpften    Ende,

   wäh  rend sie     mit    ihrem abgewinkelten Mittelstück     in     der     rinnenförmigen        Ausnehmung    27 über dem Schlitz  28     liegen.    Die beiden Trägerkörper 17 werden also  nach Einstecken der Polbleche 21 in     ihrem    gegen  seitigen Abstand fixiert. Die     abgekröpften    Enden  der Polbleche umfassen dabei     käfigartig    das     Polrad    1.  Dabei sind die Polbleche 21 auf der einen Seite     d'es     Polrades 1 gegenüber jener auf der anderen Seite  um 30  versetzt.

   Auf die freitragenden Enden der  Polbleche 21 werden nun die     Spulenkörper    24 mit  den aufgebrachten     Statorwicklungen    7 gesteckt. In  die Öffnung jedes     Spulenkörpers    24 passt noch der      eine Schenkel des Poljoches 30, das aus Weicheisen  besteht. Mit seinem anderen Schenkel wird es in die  Öffnung des     Spulenkörpers    eines     Gegenpoles    ge  schoben.  



  Die     Spulenkörper    24     sitzen    nun auf dem Träger  körper 17 auf. Da sie auch vorne den     Flansch.    19       berühren,    ist nach     Aufbringung    der     Spulenkörper     und Einschieben der Poljoche 30 ein fester Verband  entstanden, die Trägerkörper sind also beidseits fi  xiert und bilden mit den Spulen     ein    einheitliches  Ganzes. Die Öffnung in jedem     Spulenkörper    muss  dabei so bemessen sein, dass der freitragende Teil  des Polbleches 21 und der dazugehörige Schenkel  des Poljoches 30 eng sitzend diese Öffnung ausfüllen.  



  Selbstverständlich müssen die     Spulenwicklungen     nach dem vorgegebenen Schaltungsplan     miteinander     verbunden werden, die Zuordnung der     einzelnen     Teile zueinander richtet sich in an sich bekannter  Weise nach dem Wickelschritt.  



       Zweckmässigerweise    wird über die so entstandene  Einheit eine     zylindrische    Hülse 8 geschoben, die im       vorliegenden    Fall aber nicht wie bei den früheren  Ausführungsformen in Form zweier Halbschalen aus  gebildet sein muss, sondern ein einziges Stück bilden  kann. Auf die Enden der Hülse 8     können    wieder  seitliche Deckel 9 aufgeschoben werden. Diese     Dek-          kel        können        mit    der     Hülse    8 in jeder geeigneten     Weise,     etwa durch Umbördelnder Hülse verbunden werden.  



  Die Ausführungsform nach     Fig.17    unterscheidet  sich von jener nach den     Fig.    8 bis 16 bloss     dadurch,     dass bei ihr     die    beiden Trägerkörper mittels     Stegen     31     zu    einem     einheitlichen    Ganzen verbunden sind.  Die Herstellung eines solchen Formkörpers ist nicht  schwierig, er muss aber entlang einer     Mittelebene    ge  schnitten werden, und zwar sowohl aus     Gründen    der  Herstellung wie auch, um ihn um das Polrad und  die Achse legen zu können, er erhält also die Form  zweier Halbschalen.

   Dabei kann auch die Hülse 8  mit angegossen oder     angepresst    werden. Das Zu  sammenhalten der beiden Halbschalen kann durch  Ringe oder Bänder bewirkt werden, besonders zweck  mässig ist aber die     Verwendung    von     Seitendeckeln,     die wieder     Ringnuten    aufweisen, in die Ränder der  Hülse eingreifen.  



  Man kann auch noch weitergehen,     indem    man bei  der Herstellung dieses Formkörpers durch Pressen,       Spritzen    usw. gleich die Polbleche 21, je nach der       Herstellungsart    des Formkörpers durch Umpressen,       Umspritzen    oder     sonstwie    mit befestigen kann.  



       Ein    weiteres Ausführungsbeispiel eines solchen  Formkörpers zeigt     Fig.    18, und zwar ist bei diesem  auch die Hülse 8     mit    angespritzt. Die beiden Schalen  des Formkörpers werden durch Seitendeckel 9 zu  sammengehalten, deren jeder     eine    Ringnut 10 auf  weist, in die das zugehörige Ende der Hülse 8     ein-          greift.     



  Erfindungsgemäss ausgebildete Maschinen kön  nen natürlich auch in an sich bekannter Weise     als          Motorumformer    gebaut werden. Dabei wird die eine  Seite der Spulen als Motor gewickelt, die gegenüber-         liegende    Seite als Generator. So gewickelte     Maschinen.     liefern auch sehr sauber um 90      phasenversetzte          Spannungen    und Ströme, die je nach Art des     Phasen-          winkels    auf der     Generatorseite    der Primärphase ge  genüber     definierte    Verhältnisse aufweisen.  



  Der erfindungsgemäss ausgebildete Motor ist       ausserordentlich    einfach     herzustellen,    seine     einfachen     und wenigen Einzelteile können     in-Massenfertigung          hergestellt    werden. Der Motor arbeitet sehr     wirt-          schaftlich,    denn er vermeidet die     Ummagnetisierungs-          verluste,    d     ie    in den Eisenkernen der     Statorwicklungen     auftreten.

   Ausserdem wird durch den     Wegfall    der       Remanenzerscheinungen        (gegenseitige        Krafteinwir-          kungen    zwischen     Stator    und Rotor) ein ruhiger,  gleichmässiger Lauf erzielt. Der durch die erfindungs  gemässe Bauart erzielte     Kraftfluss    der Magnetfelder       ermöglicht    es in einfacher Weise, auf einer Achse  mehrere Antriebssysteme mit den entsprechenden       Statorwicklungen    zu einer Einheit zu     kombinieren     und so eine gewünschte Leistungssteigerung herbei  zuführen.  



  Ein weiterer     Vorteil    für     Synchronmotoren    er  gibt sich hinsichtlich des     Anlaufens.    Erfindungsge  mäss ausgeführte Motoren, insbesondere solche mit  mehreren     Polrädern,    können in einfacher Weise, so  ausgeführt werden, dass Anlaufschwierigkeiten     ent-          fallen.    Dazu braucht man bloss ein     Polrad    um     eine          Kleinigkeit    aus seiner Flucht mit den anderen Pol  rädern herauszudrehen.

   Beim Anlaufen des Motors       tritt        dann    infolge der     Feldunsymmetrie        zwangläufig     ein Drehmoment auf.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Elektromotor mit mindestens einem Stator und Rotor, die axial nebeneinander angeordnet sind, da durch gekennzeichnet, dass sein Statorteil aufgebaut ist aus mindestens einem Trägerkörper (17) aus Isoliermaterial mit einem rohrartigen Hauptteil (18) und mindestens einem scheibenförmigen Flansch (19), :

   dessen Durchmesser grösser ist als jener des Polrades (1, 1") und der n im Abstand von 360n angeordnete Fixierungselemente für die Polbleche oder Polblechpakete aufweist, und aus n mit ihren Enden das Polrad (1, 1") umgreifenden, auf dem Trägerkörper (17) aufsitzenden Polblechen oder Pol blech#paketen (21) mit über deren Hauptteil (22) gewickelten Statorwicklungen (7). UNTERANSPRÜCHE 1.

   Elektromotor nach Patentanspruch, mit m Polrädern und (m-1) Statoren, dadurch gekennzeich- net, dass als Fixierungselemente für die Polbleche oder Polblechpakete (21), die an ihren zwischen je zwei Polrädern (1, 1") angeordneten, Statorwick- lungen tragenden Teilen (22) einwärts gekröpft sind, an den scheibenförmigen Flanschen (19) der Träger körper im Abstand von 360n Schlitze (20)

   für die Polbleche bzw. Polblechpakete kreisförmig angeord net sind und die aus federnd nachgiebigem Material bestehenden Spulenkörper (24) für die Statorwick- lungen (7) und deren Flanschen (26) an einer Seite mit Schlitzen (25) versehen sind, deren Breite etwas geringer ist als jene der Polbleche oder Polblechpa- kete (21), so dass sie bei Aufschieben unter Druck auseinander federn und dann wieder zusammengehen (Fig. 1 bis 7). 2.

   Elektromotor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Fixierungselement für die Polbleche oder Polblechpakete (21) an den scheiben artigen Flanschen (19) der Trägerkörper im Abstand von 360/n n Schlitze (28) kreisförmig angerdnet sind, an deren jeden an der dem Polrad zugewandten Seite eine radial auswärts verlaufende rinnenförmige Ausnehmung (27) anschliesst, während jeder Flansch an seiner vom Polrad abgewandten Seite zwischen jedem Schlitz (28)

   mit einer zentral verlaufenden Ausnehmung (29) versehen ist, der am Umfang des Flansches ein rinnenartiger Einschnitt (20) zuge ordnet ist, und die Spulenkörper mit aufsitzenden Statorwicklungen (7) Aussparungen aufweisen, in die jeweils ein abgekröpftes Polblech (21) bzw. ein Pol- joch (30) aufliegend eingeschoben werden kann der art, dass die Statorwicklungen (7) den Raum zwischen dem Spulenkörper (24) und dem Trägerkörper (17) ausfüllen (Fig. 8 bis 16). 3.

   Elektromotor nach Patentanspruch, mit m Polrädern und (m + 1) Statoren, dadurch gekenn zeichnet, dass die Trägerkörper (17) durch die Pol räder (1, 1") überspannende Stege (31) miteinander verbunden sind, jedoch aus mindestens zwei Teilen bestehen, deren Schnittebene durch den Mittelpunkt der Flanschen (19) geht (Fig. 17, 18). 4. Elektromotor nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Polbleche (21) bzw. ihre Verbindungsstege (31) in die insbesonders durch Giessen, Spritzen oder Pressen hergestellten Flansche (19) des Trägerkörpers eingebettet sind. 5.

   Elektromotor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Polbleche (21), der zugehörigen Schlitze (28) und Ausnehmungen (27, 29) und Einkerbungen (20) eine gerade Zahl beträgt.