DE2364530A1 - Elektromotor - Google Patents

Description

Elektromotor

Die Erfindung bezieht sich auf einen EleM;romotor mit einem permanentmagnetischen Stator, der zur Bildung -von sich mit gleichen Vinkelabständen abwechselnden Hord- und Südpolen radial magnetisiert ist, mit einer "koaxial zum Stator angeordneten drehbaren Welle, auf der ein Hotor mit einem kreisförmigen Körper, der in einer radialen, durch die Welle hindurchgehenden Ebene liegt, und Polzähnen aus einem weichmagnetischen Material befestigt ist, die sich vom Umfang des Körpers längs der magnetisierten Stirnfläche des Stators erstrecken und dazwischen einen Luftspalt "bilden, wobei die Anzahl der Pole des Stators ein ganzzahliges Tielfaches der Anzahl der Polzähne ist, mit einer kreisförmigen Erregerspule, die konzentrisch zum"Stator und Rotor über einen weiteren Luftspalt vom Rotor beabstandet angeordnet ist, und mit einem einen magnetischen Kreis bildenden Gehäuse, der die Erregerspule mit den Polzähnen verbindet.

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Ein herkömmlicher elektrischer Synchronmotor hat denSiachteil, daß ein Rotor infolge der Änderung eines alternierenden magnetischen Flusses in axialer Richtung vibriert, an ein Lagerteil anschlägt, Geräusche erzeugt und damit die Gebrauchsfähigkeit des Motors beeinträchtigt.

Zur Vermeidung dieses Nachteils wurde bereits vorgeschlagen, eine äußere mechanische Kraft auf die Rotorwelle auszuüben, um die Geräuscherzeugung"zu vermindern.' Dieses Verfahren hat jedoch andere Nachteile, da dadurch die Lagerreibung vergrößert, die Anlauf charakteristik und die Lebensdauer des Motors verschlechtert und die Herstellungskosten für den Motor vergrößert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen neuen Elektromotor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das axiale Schwingen des Rotors verhindert, die Anlaufcharakteristik und Lebensdauer verbessert und die Herstellungskosten vermindert werden.

Bei einem Elektromotor der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Rotor und das Gehäuse mit ihren Teilen unter Bildung eines weiteren Luftspalts einander zugewandt sind, um die Erzeugung einer zwischen Rotor und Gehäuse wirkenden magnetischen Kraft durch den magnetischen Fluß in dem magnetischen Kreis zu verhindern und um den Rotor in eine zu der zwischen dem Stator und dem Rotor ausgeübten magnetischen Kraft entgegengesetzten Richtung zu dem Stator hin anzuziehen.

Mit Hilfe dieser Anordnung ist ein axiales Schwingen des Rotors infolge des magnetischen Zusammenwirkens mit einem Joch und dem Rotor und damit auch eine unerwünschte Geräusch-

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erzeugung während des Motorbetriebs zu vermeiden.

Besondere Weiterbildungen des erfindungsgemäß ausgebildeten Elektromotors sind in.den Uhteransprüchen angegeben.·

Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromotors,

Fig. 2 eine rückwärtige Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Elektromotors,

Fig. 3 eine Abwicklung der Darstellung der Fig. 1 zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Elektromotors,

Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung der Drehmomenteigenschaften,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromotors,

Fig. 6 einen ähnlichen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromotors,

Fig. 7 eine Abwicklung der in Fig. 5 gezeigten Darstellung,

Fig. 8 eine Darstellung zur Erläuterung der Drehmomenteigenschaften,

Fig. 9 einen Längsschnitt einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromotors,

Fig.IO einen Längsschnitt durch eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromotors, bei der mehrere Motoren tandemartig miteinander verbunden sind,

Fig.i1 eine Abwicklung der in Fig. 10 gezeigten Darstellung und

Fig.12 eine Darstellung zur Erläuterung der Drehmomenteigenschaften .

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In den Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung sind gleiche Teile und Bauelemente mit gleichen Ziffern oder Buchstaben be2eich.net.

In den Fig. 1 bis 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemaßen Elektromotors dargestellt. Ein Gehäuse des Motors ist aus Jochen 1 und 7·gebildet. Eine drehbare Welle 3 ist mit Lagern 2 aus einem nicht magnetischen Material gelagert. Ein zylindrischer, permanentmagnetischer Stator 4 ist mit dem Joch 1 konzentrisch zu der ¥elle 3 befestigt und radial magnetisiert, um mit gleichen Winkelabständen zueinander abwechselnde Nord-und Südpole zu bilden. Ein Rotor 5 ist mit der Welle 5 über eine Habe 6 aus einem nicht magnetischen Material befestigt und hat einen kreisförmigen Körper, der in einer radialen, durch die Welle 3 gehenden Ebene liegt, wobei Polzähne 5a aus einem weichmagnetischen Material vom Umfang dieses Körpers in axialer Richtung konzentrisch zum Stator 4 sich Über einen Luftspalt g^ zwischen diesen erstrecken. Die Anzahl der Pole des Stators 4 ist ein geradzahliges Vielfaches der Anzahl dieser Polzähne. Das Joch 7 hat einen Vorsprung 7a, der sich in axialer Richtung der Welle 3 erstreckt und einem Grundteil des Polzahns 5a über einen Luftspalt gy. zugewandt ist. Eine kreisförmige Erregerwicklung 8 ist konzentrisch zu dem Stator 4 und dem Rotor 5 und von dem Rotor durch einen Luftspalt beabstandet angeordnet. Mit der Welle 3 ist ein Ausgangszahnrad 9 verbunden.

Die Arbeitsweise des in dieser Weise aufgebauten Motors und insbesondere die magnetischen Wirkungen zwischen dem Joch 7 und den Polzähnen 5a, dem Joch 1 und den Polzähnen 5a sowie dem Stator 4 und dem Rotor 5 werden in Verbindung mit Fig. 3 erläutert.

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Wird die kreisförmige Erregerwicklung 8 gespeist, um einen magnetischen Fluß in Pfeilrichtung A zu erzeugen, so ist der in Richtung der Welle auftretende magnetische Fluß: ein magnetischer Fluß 0^, der den magnetischen Fluß 0,-. durch den Eisenkreis umfaßt, der von der Erregerwicklung 8 ausgeht und sich zur Erregerwicklung A durch das Joch 7> den Luftspalt g,,, die Polzähne 5a des Rotors 5» einen Luftspalt g2 und das Joch 1 hindurch erstreckt, sowie einen magnetischen Fluß 0L» umfaßt, der von den Kordpolen des Stators 4 ausgeht und sich zu den Südpolen des Stators 4 über den Luftspalt g,, die Polzähne 5a, den Luftspalt gp, das Joch Λ , die Erregerwicklung 8 und das Joch 7 hindurch erstreckt, und schließlich einen magnetischen Fluß 0qa» der von den liordpolen des Stators 4 ausgeht und sich zum Rotor 5 durch einen Luftspalt g^, hindurch erstreckt und in die Südpole des Stators 4 eindringt, ohne die kreisförmige Erregerwicklung 8 zu verbinden, der zum Anziehen des Rotors 5 an den Stator 4 dient.

Die in axialer Richtung von den magnetischen Kreisen dieser magnetischer Flüsse 0^ und 0^. ausgeübten magnetischen Kräfte "während der Drehung des Rotors 5 sind in Fig. 4(C) durch Tw. und Τ^σΛ als Funktion der Stellung der Polzähne 5a, der Größe des magnetischen Flusses und der vergangenen Zeit dargestellt, so daß die Richtung der magnetischen Kraft zwischen dem Joch 1 und den Polzähnen 5a, die die

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Polzähne 5a zum Joch 1 hin anzieht, als positiv angenommen ist. Fig. 4(A) zeigt die örtliche Beziehung zwischen dem Stator 4 und den Polzähnen 5a des Rotors 51 während Fig.4(B) die Größe des magnetischen Flusses 0^ gegenüber der jeweils vergangenen Zeit zeigt.

Wie in Fig. 4 gezeij5t ist, ist die gesamte Kraft T, die auf den Rotor 5 in'axialer Richtung der Welle 3 wirkt, die die

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Summe der Kräfte T^ und Tw^ ist, über die gesamte Drehung des-Rotors 5 positiv gehalten, wodurch der Rotor" in einer Richtung konstant beaufschlagt wird und damit eine Geräuschrerzeugung vermieden wird. Hit anderen V/orten wird bei dem neuen Elektromotor die Erzeugung einer magnetischen Kraft vermieden, die zwischen dem Rotor 5 und dem Gehäuse durch den magnetischen Fluß 0λ zum Anziehen des Rotors 5 in einer Richtung wirkt, die der magnetischen Kraft entgegengesetzt ist, die zwischen dem Stator 4- und dem Rotor 5 zum Anziehen des Rotors 5 zum Stator 4 hin ausgeübt wird, wodurch der Rotor 5 in seiner axialen Lage positiv festgehalten wird, so daß damit seine axiale Schwingung und damit ein entstehendes Geräusch verhindert werden.

Obwohl bei dieser Ausführungsform das Gehäuse an einem dem kreisförmigen Teil des Rotors 5 zugewandten Teil einen Ausschnitt hat und ein freies Ende sich in axialer Richtung der Welle 5 den Polzähnen 5a des Rotors 5 zugewandt erstreckt, kann der kreisförmige Teil des Rotors 5 andererseits aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt sein, wobei das Gehäuse mit einem Vorsprung zur Erfüllung des gleichen Zweckes versehen ist.

Fig. 5 zeigt ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des neuen Elektromotors, bei dem die magnetischen Kreise weiter verbessert sind, um eine magnetische Kraft in der gewünschten axialen Richtung an zwei Teilen der jeweiligen magnetischen Kreise auszuüben, die mit der kreisförmigen Erregerwicklung verbunden sind.

In Figl 5 nat der Rotor 5 zusätzlich eine kreisförmige Platte 5b aus einem magnetischen Material, die über die Nabe G mit d.er Welle 3 verbunden ist. Diese kreisförmige Platte 5t> erstreckt sich radial über den ausgeschnittenen Teil des

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Gehäuses und das Joch 7 und ist über den Luftspalt g-j dem Joch 7 zugewandt.

Aus Fig. 7 ist daher zu ersehen, daß bei einer Erregung der kreisförmigen Erregerwicklung 8 zur Erzeugung eines magnetischen Flusses in Pfeilrichtung A der folgende magnetische I¹IuB zu der in axialer Richtung der Welle 3 wirkenden Kraft in Beziehung tritt: der magnetische Fluß 0-q, der aus dem im Eisenkreis fließenden magnetischen Fluß 0T-D» äer ^von äer kreisförmigen Erregerwicklung 8 ausgeht und zurück zu der Erregerwicklung 8 über das Joch 7i den Luftspalt g^, die kreisförmige Platte 5b, die Polzähne 5a, den Luftspalt ^ ^un<3- ^a s J°^cn ^ fließt, sowie der von den Nordpolen des Stators 4- zu den Südpolen des Stators 4-durch den Luftspalt g,, die Polzähne 5a, den Luftspalt g^» das Joch 1, die kreisförmige Erregerwicklung 8, den Luftspalt g,., die kreisförmige Platte 5b, die Polzähne 5a und den Luftspalt g, hindurchfließenden magnetischen Fluß 0^ und aus dem magnetischen Fluß 0^. besteht, der sich von den Hordpolen des Stators 4 zu den Südpolen dieses Stators durch den Luftspalt g^, den Rotor 5 oder die kreisförmige Platte 5b und den Luftspalt g^ ohne Verbindung mit der kreisförmigen Erregerwicklung 8 hindurchfließt.

Die in axialer Richtung der Welle 3 wirkenden magnetischen Kräfte, die von diesen magnetischen¹ Flüssen ausgeübt werden, sind in Fig. 8 in ähnlicher Weise wie in Fig. 4- dargestellt. In Fig. 8 sind Tg^ und T^_B2 ^aui ^^{en Ro-t;or} 5 ausgeübte magnetische Kräfte in axialer Richtung der Welle 3 an Teilen zwischen dem Joch 7 und der kreisförmigen Platte 5b oder dem Luftspalt g,- und zwischen den'Polzähnen 5a und dem Joch oder dem Luftspalt g£. Die gesamte magnetische Kraft T dieser Ausführungsform ist gegenüber dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel durch einen Durchschnittswert ihrer Größe

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gegeben.

Pig. 6 zeigt eine Abwandlung des in Fig. 5 gezeigten Elektromotors. Bei dieser Ausführungsform hat der Rotor 5 eine Platte 5c aus magnetischem Material ähnlich der Platte 5t> der Fig. 5» weist jedoch ein sich in axialer Richtung erstreckendes Teil 5c¹ auf. Das freie Ende 7b des Gehäuses oder Jochs 7 erstreckt sich ebenfalls in axialer Richtung dem sich in axialer Richtung erstreckenden Teil 5c¹ der Platte 5c zugewandt. Diese Platte 5c ist vorzugsweise etwas weiter außen angeordnet als das Gehäuse, so daß es zu dem Gehäuse hin angezogen werden kann und der Rotor 5 in die jeweils gewünschte axiale Richtung beaufschlagt werden kann, nämlich in die Richtung, um den Rotor noch wirkungsvoller zum Stator 4· hin anzuziehen.

Bei diesen beiden Ausführungsformen erhält der Rotor 5 eine magnetische Kraft in axialer Richtung an zwei Teilen des magnetischen Kreises, der die Erregerwicklung 8 in erster Linie über die Luftspalte g^ und gp verbindet, so daß die gesamte magnetische Kraft T in axialer Richtung vergrößert ist und eine mittlere Amplitude bei der Drehung des Rotors 5 hat.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform des neuen Elektromotors, der ein Gehäuse 10 aus nicht magnetischem Material und einen flachen, kreisförmigen Stator 4- aufweist, der so magnetisiert ist, daß ITord- und Südpole abwechselnd mit gleichmäßigen Winkelabständen um seinen Umfang entstehen, die sich radial von dem flachen Flächenteil aus erstrecken. Der Motor weist ein E-förmiges Joch 11 aus weichmagnetischem Material auf, das auf der Seite liegt und mit dem Gehäuse 10 befestigt ist. Das Joch 11 ist ein kreisförmiges Joch mit einem E-förmigen Querschnitt und

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weist eine kreisförmige Ausnehmung auf, die auf dem erhobenen mittleren Teil zentriert ist, der als Lager für die Welle und als Vorsprung 11a an seinem freien Ende dient und sich zum Stator 4 hin erstreckt. Dieser kreisförmige Ausschnitt nimmt eine kreisförmige Erregerwicklung 8 auf. Ein flacher Rotor 5 hat Polzähne 5a, die sich radial nach außen von seinem kreisförmigen Körper längs der magnet!sierten Stirnfläche des Stators 4 erstrecken, der zwischen dem Rotor 5 und der kreisförmigen Erregerwicklung 8 angeordnet ist und dem Rotor 5 über einen Luftspalt zugewandt ist. Der Rotor ist an den Endteilen seiner Polzähne außerdem den Vorsprüngen 11a des Jochs 11 über den Luftspalt zugewandt .

Bei dieser Ausführungsform geht der 0χ. oder 0-r-n entsprechende magnetische Fluß von der kreisförmigen Erregerwicklung aus und fließt durch den Vorsprung 11a des Jochs 11, den Luftspalt, die Polzähne 5a oder den Rotor 5 und das Joch hindurch und kehrt zu der Erregerwicklung 8 zurück. Der ^MA ^o<ier ^HB ^en"k^sP^reciien<ie magnetische Fluß hat einen magnetischen Kreis, der durch die Nordpole des Stators 4, die Polzähne 5a, das Joch 11, die kreisförmige Erregerwicklung 8 und die Südpole des Stators 4 gebildet ist. Andererseits erstreckt sich der 0,-. oder0_SB entsprechende magnetische Fluß von den ITordpolen des Stators 4 zum Rotor 5 über den Luftspalt und fließt zu den Südpolen des Stators. 4 durch diesen Luftspalt.

Die auf diese Weise in axialer Richtung bei dieser Ausführungsform ausgeübten Kräfte wirken in einer Richtung, nämlich in die Richtung zum Anziehen des Rotors 5 zum Stator 4 hin, so daß die axiale Schwingung des Rotors gut unterbunden werden kann. . ·

In den Fig. 10 bis 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des neuen Elektromotors dargestellt. Ein Gehäuse dieses Motors ist aus Gehäuseteilen 12 und 1J' gebildet. Ein Trenn-

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stück 13 aus weichmagnetischem Material ist in dem Gehäuse vorgesehen, um einen ersten und zweiten Saum zusammen mit den Gehäuseteilen 12 und 13' zu bilden« Eine Welle 3 ist drehbar von dem Gehäuse gelagert. Ein oberer Teil der Welle 3 ist an einem ersten Nabenteil 5" aus nicht magnetischem Material befestigt, das im wesentlichen dem kreisförmigen Körper des Rotors 5 entspricht, wie dieses bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen benutzt wurde. Erste Polzähne 5'a sind mit dem Umfang dieses ersten Nabenteils 5' verbunden ,um sich parallel zur Welle 3 zu erstrecken«, Die Welle 3 ist außerdem mit einem ersten. Lager 2 aus nicht magnetischem Material an einer Stelle unter dem ersten Nabenteil 5' versehen. Das Lager 2 ist an seinem unteren Ende mit dem Trennstück 13 verbundene Ein zylindrischer, permanentmagnetischer Stator 4 ähnlich den in den Pig. 1,5 und 6 gezeigten Statoren ist mit dem Trennstück I5 konzentrisch mit der Welle 3 und den ersten Polzähnen 5" a über einen Luftspalt g, verbunden^ Das Trennstück I3 &at einen Tor sprung 13a, der buchtend und den jeweiligen Enden der Polzähne 5*a über einen Luftspalt gpWgewandt angeordnet ist, und ein Bein 13b, das sich in entgegengesetzter Richtung bezogen auf das Trennstück 13 längs der inneren Umfangswand einer zweiten Wicklung 8¹ erstreckt. Ein solcher mit 13a bezeichneter Forsprung kann auch in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen werden, der dann den Enden der Polzähne 5 zugewandt ist« Eine erste kreisförmige Erregerwicklung 8 ist an ihrem unteren Ende mit dem Trennstück 13 verbunden, tun damit koaxial zur Welle 3 und den Tolzähnen 5'a angeordnet zu sein. Eine, kreisförmige Platte 5't> aus magneto.-= schein Material ist mit dem ersten !Tab ent eil 5^! verbunden und erstreckt sich über den ausgeschnittenen Teil des Gehäuses und des Gehäuseteils 12, wobei ez dem Gehäuse 12 über einen Luftspalt g^ zugewandt ist»

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Die Welle 3 ist außerdem zwischen ihren Enden mit einem zweiten Nabenteil 5" aus nicht magnetischem Material befestigt, das in gleicher Weise wie das erste Nabenteil 5' des ersten Raums ausgebildet ist. Am Umfang dieses zweiten Nabenteils 5" sind zweite Polzähne' 5"a ähnlich den ersten Polzähnen 5'a befestigt, die den Beinen 13b über einen Luftspalt gc zugewandt sind. Die Polzähne 5"a sind derart befestigt, daß sie sich parallel zu der Welle 3 erstrecken und gegenüber den ersten Polzähnen 5'a um einen elektrischen Winkel θ versetzt sind. Ein zweites Lager2' aus nicht magnetischem Material, das mit dem Gehäuseteil 13' verbunden ist, nimmt die Welle 3 auf. Ein zweiter permanentmagnetischer Stator 4¹ ähnlich dem ersten Stator 4 ist mit dem Gehäuseteil 13' ohne Voreilung im elektrischen Winkel verbunden. Dieses Gehäuseteil 13* hat einen Vorsprung 13'a, der ähnlich dem Vorsprung 13a ausgebildet ist und den entsprechenden Enden der Polzähne 5"a über einen luftspalt gg zugewandt ist. Eine zweite kreisförmige Erregerwicklung 8' ist im wesentlichen identisch mit der ersten Erregerwicklung 8 in dem ersten Raum befestigt.

Bei einem derart aufgebauten Motor bildet das Gehäuse und das Trennstück 13 ein Joch, um magnetische Kreise zu bilden, die die ersten und zweiten Erregerwicklungen 8 und 8' zusammen mit den Polzähnen 5'a und 5"a jeweils verbinden.

Sind die erste und zweite Erregerwicklung 8 und 8¹ eingeschaltet, so dreht sich die Welle zusammen mit dem ersten Rotor, einschließlich dem ersten Nabenteil 5¹» den ersten Polzähnen 5'a und dem Plattenteil 5'b, und der zweite Rotor, einschließlich dem zweiten Nabenteil 5" und den zweiten Polzähnen 5"a.

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Obwohl nur zwei Motoren tandemartig bei diesem Ausführungsbeispiel miteinander verbunden sind, kann eine gewünschte Anzahl an Motoren in gleicher Weise nach den jeweiligen Erfordernissen verbunden werden. Außerdem kann diese-Art eines mehrphasigen Motors durch wahlweise Kombination von einphasigen Motoren aufgebaut werden, wie dieses in den zuvor beschriebenen Beispielen in anderer Weise als die Kombination der in Fig. 10 gezeigten Motoren beschrieben sind.

Während des Betriebs wird der in Pig» 10 gezeigte Motor •einer magnetischen Wirkung ausgesetzt, die nachfolgend in Verbindung mit den Pig« 3?7,fl und ^2 erläutert wird. Der in Fig. 1 gezeigte Motor ist im wesentlichen der gleiche wie der in dem zweiten Raum des vorliegenden Ausführungsbeispiels angeordnete Motor und der in Fig. 5 gezeigte Motor ist annähernd der gleiche, wie der in dem ersten Raum des vorliegenden Ausführungsbeispiels angeordnete Motor.

Wird die erste kreisförmige Erregerwicklung 8 eingeschaltet, um einen magnetischen Fluß in der Pfeilrichtung A zu bewirken, ist der den magnetischen Kräften, die auf den ersten Rotor in axialer Richtung der Welle 3 wirken, entsprechende Fluß gegeben durch: einen magnetischen Fluß 0-g einschließlich einem magnetischen Fluß 0-r-g im Eisenkreis, mit einem magnetischen Kreis,· der durch die erste kreisförmige Erregerwicklung 8, das Gehäuseteil 12, den Luftspalt g,., das Plattenteil 5't>, die Polzähne 5'a, den Luftspalt g2j das Trennstück 13 und die kreisförmige Erregerwicklung 8 gebildet ist, ein magnetischer Fluß 0j/mi der einen durch die Uordpole des ersten Stators 4, den Luftspalt g,, die ersten Polzähne 5'a, den Luftspalt g2? das Trennstück 13, die erste Erregerwicklung 8, das Gehäuseteil 12, den Luftspalt g^,, das Plattenteil 5'"b» die ersten

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Polzähne 5'a, den Luftspalt g^ und die Südpole des Stators 4 gebildet ist, sowie ein magnetischer Fluß 0_s-g mit einem Kreis, der durch die Nordpole des Stators 4, den Luftspalt g,, die ersten Polzähne 5'a oder das Plattenteil 5'b, den Luftspalt g^z und die Südpole des Stators 4 gebildet ist.

Wird andererseits die zweite kreisförmige Erregerwicklung 8' erregt, um einen magnetischen Fluß in Pfeilrichtung A zu erzeugen, so ist der auf den zweiten Rotor in axialer Richtung der Welle 3 wirkende magnetische Fluß gegeben durch den magnetischen Fluß 0 a, der besteht aus dem magnetischen Fluß 0-r. des Eisenkreises, der durch die zweite kreisförmige Erregerwicklung 8', das Trennstück 13., den Luftspalt gj-, die zweiten Polzähne 5"a, den Luftspalt gg, den Gehäuseteil 13' und die zweite Erregerwicklung■8' hindurchfließt, den magnetischen Fluß 0^₅ der durch die Nordpole des zweiten Stators 4', den Luftspalt go, die zweiten Polzähne 5^Ma, den Luftspalt g_ß$ den Gehäuseteil 13' * die zweite Erregerwicklung 8¹, das Gehäuseteil 12, den Luftspalt g^, die zweiten Polzähne 5"a_T den Luftspalt g,- und die Südpole des Stators 4' hindurchfließt, sowie durch den magnetischen Fluß 0^? der durch die Nordpole des Stators 4', den Luftspalt g,-,, die Polzähne 5"» den Luftspalt g™ und die Südpole des Stators 4' hindurchfließt.

Die in axialer Richtung durch diesen magnetischen Fluß ausgeübten magnetischen Kräfte sind in Fig_t Λ2 als Funktion der Zeit, der Lage der Polzähne und der Stärke des magnetischen Flusses dargestellt. In Fig. 12 gibt 0 die Größe des magnetischen Flusses, t die jeweils vergangene Zeit und F die Größe der magnetischen Kraft an, die auf den Rotor in axialer Richtung wirkt. F0 ist eine auf den Rotor

SB

in axialer Richtung durch den magnetischen Fluß 0g/f>^zwi~ sehen dem ersten Stator 4 und den ersten Polzähnen 5'a

nachträglich geändert

2t. 2. 74

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oder dem Plattenteil 5'b, im wesentlichen am Luftspalt g^ ausgeübte Kraft«, Fg^ ist eine gleiche Kraft, die von dem magnetischen Fluß 0_B zwischen dem Gehäuseteil 12 und dem Plattenteil 5'b im wesentlichen am Luftspalt g^ ausgeübt wird. P0g2 ^^s* ^e^^ne gleichartige Kraft, die von dem magnetischen Fluß 0-g zwischen dem Trennstück 13 und den ersten Polzähnen 5' a im wesentlichen am Luftspalt go ausgeübt wird, ^0_SA ^is-fe sine gleiche Kraft, die von dem magnetischen Fluß 0σ» zwischen dem zweiten Stator 4^! und den zweiten Polzähnen 5"ss hauptsächlich am Luftspalt g^, ausgeübt wird, und F0^ ist schließlich eine ähnliche Kraft, die von dem magnetischen Fluß 0^ zwischen dem Gehäuseteil 13' und den zweiten Polzähnen 5"'a im wesentlichen am Luftspalt gg ausgeübt wird.

Bei dem in Figo 10 gezeigten Ausführungsbeispiel haben diese magnetischen Kräfte untereinander die folgende Beziehung:

« K
- 4K

Wie zuvor erwähnt, sind bei dem vorliegenden Motor die zweiten Polzähne gegenüber den ersten Polzähnen um einen elektrischen Winkel θ Versetzt - der zweite Stator kann andererseits gegenüber dem ersten Stator um einen elektrischen Winkel θ aus dem gleichen Grund versetzt sein - und in gleicher Sichtung auf der Welle befestigt v/ie die ersten Polzähne, ohne daß diese unterhalb der ersten. Polzähne angeordnet sein müssen, so daß eine bemerkenswert gleichmäßige Kraft in axialer Richtung erhalten werden kann, um ein axiales Schwingen des Rotors und eine damit verbundene Geräuschentwicklung zu verhindern.

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Claims (12)

1. Patentansprüche

   1„j Elektromotor mit einem permanentmagnetischen Stator, cter zur Bildung von sich mit gleichen Winkelabständen abwechselnden Kord- und Südpolen radial magnetisiert ist, mit einer koaxial zum Stator angeordneten drehbaren Welle, auf der ein Rotor mit einem kreisförmigen Körper, der in einer radialen, durch die Welle hindurchgehenden Ebene liegt, und Po1zahnen, aus einem weichmagnetischen Material "befestigt ist, die sich vom Umfang des Körpers längs der magnetisierten Stirnfläche des Stators erstrecken und dazwischen einen Luftspalt bilden, wobei die Anzahl der Pole des Stators ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Polzähne ist, mit einer kreisförmigen Erregerspule, die konzentrisch zum Stator und Rotor und über einen weiteren Luftspalt vom Rotor beabstandet angeordnet ist, und mit einem magnetischen Kreis bildenden Gehäuse, der die Erregerspule mit den Polzähnen verbindet, dadurch ge kennzeich net, daß der Rotor (5) und das Gehäuse (1,7) mit ihren Teilen unter Bildung eines weiteren Luftspalts (g^,) einander zugewandt sind, um die Erzeugung einer zwisehen Rotor und Gehäuse wirkenden magnetischen Kraft durch den magnetischen Fluß in den magnetischen Kreis zu verhindern und um den Rotor in eine zu der zwischen dem Stator und dem Rotor ausgeübten magnetischen Kraft entgegengesetzten Richtung zu dem Stator hin anzuziehen.
2. 2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Gehäuse (1,7) einen Ausschnitt an einem dem kreisförmigen Körper des Rotors (5) zugewandten Teil und ein freies Ende (7a) hat, das den Polzähnen (5a) des Rotors zugewandt ist.

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3. 3. Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das freie Ende (7a) des Gehäuses (1,7) sich in axialer Richtung der Welle (3) erstreckt.
4. 4. 'Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennz ei chn et , daß der kreisförmige Körper des Rotors (5) aus einem nicht magnetischen Material hergestellt ist und daß das Gehäuse (1,7) einen den Polzähnen (5a) cLes Rotors· zugewandten Yorsprung hat.
5. S>· Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4-j dadurch. gekennzeichnet , daß das Gehäuse (1,7) einen Ausschnitt an einem dem .kreisförmigen Teil des Rotors (5) zugewandten Teil hat und daß der Rotor ein Plattenteil (5b) aus. einem magnetischen Material hat, das sich radial über den Ausschnitt des Gehäuses erstreckt.
6. 6. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (1 ,7) einen Ausschnitt an einem dem kreisförmigen Teil des Rotors (5) zugewandten Teil hat, daß der Rotor ein aus einem magnetischen Material hergestelltes'Plattenteil (5c) hat, das ein sich radial erstreckendes Teil und ein sich axial erstreckendes Teil (5c) hat, und daß das Gehäuse ein sich in axialer Richtung erstreckendes freies Ende (I2a) hat, das dem sich axial erstreckenden Teil des P_lattenteils zugewandt ist.
7. 7· Elektromotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenteil (5c) sich weiter nach außen erstreckt als das Gehäuse (1,7)·
8. 8. Elektromotor mit einem permanentmagnetischen Stator, der zur Bildung von sich mit gleichen Winkelabständen ab-

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   wechselnden Nord- und Südpolen radial magnetisiert ist, mit einer koaxial zum Stator angeordneten drehbaren Welle, auf der ein Rotor mit einem kreisförmigen Körper, der in einer radialen, durch die Welle hindurchgehenden Ebene liegt, und-Polzähnen aus einem weichmagnetischen Material befestigt ist, die sich von Umfang des Körpers längs der magnetisieren Stirnfläche des Stators erstrecken und dazwischen einen Luftspalt bilden, wobei die Anzahl der Pole des Stators ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Polzähne ist, mit einer kreisförmigen Erregerspule, di"e konzentrisch zum Stator und Rotor und mit Abstand zu dem Rotor angeordnet ist, mit einem Gehäuse aus einem nicht magnetischen Material und mit einem Joch, das einen magnetischen Kreis mit der Erregerspule zusammen mit den Polzähnen bildet, dadurch gekennzeichnet , daß das Joch (11) ein dem Rotor (5) durch einen weiteren luftspalt zugewandtes Teil (I1a) hat, um. die Erzeugung einer zwischen dem Rotor und dem Gehäuse (10) durch den magnetischen Fluß in dem magnetischen Kreis wirkenden Kraft zu verhindern, um den Rotor in eine Richtung entgegengesetzt zu einer magnetischen Kraft, die zwischen dem Stator (4-) und dem Rotor ausgeübt wird, in Richtung zu dem Stator hin anzuziehen.
9. 9· Elektromotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Stator (²J-) zwischen, der Erregerspule (8) und dem Rotor (5) angeordnet ist.
10. 10. Elektromotor nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß das Joch(1i) einen E-förmigen Querschnitt hat und an dem Gehäuse (10) befestigt ist, daß es eine kreisförmige Ausnehmung, die zu dem erhobenen zentrischen Teil zentriert ist, hat, die als Lager für die Welle (3) dient, welche die Erregerspule (8).in sich aufnimmt,-und daß das Joch (11) ein freies Ende (11a)

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    aufweist, das dem Rotor (5) überlappend zugewandt ist.
11. 11..Elektromotor mit einem Joch, das aus einem Gehäuse und einem Trennstück gebildet ist, das in dem Gehäuse zur Bildung von Räumen in Verbindung mit dem Gehäuse vorgesehen ist, mit einer in dem Gehäuse drehbar gelagerten Welle, mit mehreren Einzelmotoren, die in den jeweiligen Säumen angeordnet sind und jeweils einen permanentmagnetischen Stator haben, der zur Bildung von sich mit gleichen Winkelabständen abwechselnden Nord- und Südpolen radial magnetisiert ist, mit einem auf der Welle befestigten Rotor, der einen kreisförmigen Körper hat, der in einer radialen, durch die Welle hindurchgehenden Ebene liegt, und Polzähne aus einem weichmagnetischen Material aufweist, die sich vom Umfang des Körpers längs der magnetisieren Stirnfläche des Stators erstrecken und dazwischen einen Luftspalt bilden, wobei die Anzahl der Pole des Stators ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Polzähne ist, mit einer kreisförmigen Erregerspule, die konzentrisch zum Stator und Rotor und über einen weiteren Luftspalt vom Rotor beabstandet angeordnet, ist, wobei das Joch einen die Erregerwicklung zusammen mit den Polzähnen verbindenden magnetischen Kreis bildet, dadurch gekennzeichnet , daß in jedem der Räume der Rotor -(5'»5") und das Joch (12,13') ihre !Teile über einen weiteren Luftspalt einander zugewandt angeordnet haben, um die Erzeugung einer ziirischen Rotor und Joch durch den magnetischen Fluß in den magnetischen Kreis wirkenden Kraft zu verhindern, um den Rotor in eine Richtung entgegengesetzt zu der einer magnetischen Kraft, die zwischen dem Stator (4,4-*) und dem Rotor wirkt, in Richtung zu dem Stator hin anzuziehen.
12. 12. Elektromotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die in den einzelnen Räumen ange-

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    -'ICH

    ordneten Motoren gegeneinander um einen bestimmten elektrischen Winkel (θ) versetzt sind.

    13· Elektromotor nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet , daß der kreisförmige Teil des Rotors (5',5") aus einem nicht magnetischen Material hergestellt ist.

    14-. Elektromotor nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet', daß der kreisförmige Teil des Rotors (5',5") aus einem magnetischen Material hergestellt ist und daß-das Joch (12,13') einen Vorsprung (13a,13a') hat, der sich überlappend zu dem Polzahn (5'a-i 5"a)·längs der Innenumfangsflache der Erregerwicklung (8,8') erstreckt.

    15· Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis dadurch gekennzeichnet , daß das Joch (12,13') einen Vorsprung (I3a,13a') hat, der gegenüber dem Ende eines Polzahns (5'a, 5"a) liegt.

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