DE1488074C - - Google Patents

Description

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den Läufer durch einen Permanentmagneten zu bil- eine ganze Umdrehung, welche genau einer vollständen, digen Schwingung der Wechselspannung entspricht.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Bei einer Frequenz von 50 Hertz macht der Läufer

Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend be- also 50 Umdrehungen in der Sekunde. Somit läßt

schrieben werden. Es zeigt 5 sich die Drehzahl der Maschine über die Frequenz

Fig. 1 einen elektrischen Motor mit Ständer und steuern,

Läufer, schematisch dargestellt, in einer ersten Phase F i g. 5 zeigt einen mehrpolpaarigen Elektromotor,

seiner Magnetisierung, bei dem das vorstehend erläuterte Prinzip verwirk-

F i g. 2 bis 4 den Motor gemäß F i g. 1 in drei wei- licht ist. Der Motor besteht wiederum aus einem

teren Magnetisierungsphasen, io Ständer 1 und einem Läufer 2, welcher auf einer

F i g. 5 einen radialen Querschnitt durch einen Welle 3 in nicht dargestellten Lagern umläuft. Der

Motor in schematischer Darstellung, Läufer 2 ist ein massiver Zylinder und weist eine

F i g. 6 bis 8 je einen Ausschnitt aus dem Quer- Dauermagnetisierung auf.

schnitt gemäß F i g. 5, und zwar ebenfalls in drei ver- Am Umfang des Läufers 2 sind im gegenüberlie-

schiedenen Magnetisierungsphasen, 15 genden Ständer 1 Polgruppen 8 angeordnet, an denen

F i g. 9 eine elektrische Maschine mit schienenarti- jeweils drei Pole ausgebildet sind, nämlich jeweils ne-

gem Ständer und katzenartigem Läufer, schematisch beneinander zwei gleichnamige Pole und an dritter

dargestellt. Stelle ein zu den beiden gleichnamigen Polen un-

Der Motor (Fig. 1 bis 4) besteht aus einem Stan- gleichnamiger Pol. An der Polgruppe 8α sind neben-

der 1 und einem Läufer 2, welcher auf einer Welle 3 20 einander beispielsweise zwei Südpole 9 und ein

umläuft. Der Ständer 1 hat im wesentlichen die Ge- Nordpol 10 oder umgekehrt ausgebildet. In gegen-

stalt eines Joches, wobei der eine Schenkel als Steg ständlicher Hinsicht wird dies erreicht durch einen

verlängert ist, um einen weiteren, zwischen den im wesentlichen U-förmig gebogenen Stahlkern 11,

Schenkelenden gelegenen Pol auszuprägen, zwischen dessen einer Schenkel 11 α über einen Steg mit einem

dem und dem Pol am Beginn des Steges ein nicht 25 Parallelschenkel 12 verbunden ist, der entweder in

magnetisch leitender Abstand vorhanden ist. Auf die- einem Stück mit dem Teil 11 hergestellt sein oder

se Weise hat der Ständer 1 die Pole 4, 5 und 6, von auch als getrennter Teil an dem Kern 11 befestigt,

denen die Pole 5 und 6 benachbart angeordnet und z. B. angenietet sein kann, Der Kern 11 ist mit einer

magnetisch parallel geschaltet sind, so daß der Pol 6 elektrischen Spule 13 mit Anschlüssen 14 und 15

als Nebenpol zum Hauptpol 5 bezeichnet werden 30 umwickelt. Die übrigen Polgruppen des Ständers 1

kann. Der Ständer 1 ist zwischen den Hauptpolen 4 sind in entsprechender Weise ausgebildet. Die Spulen

und 5 mit einer Spule 7 versehen, an die eine Wech- 13 können parallel oder in Serie miteinander geschal-

selspannung angelegt ist. Der Läufer 2 ist ein Per- tet sein. Bei einer Versuchsausführung, welche die

manentmagnet. Durchführbarkeit des Erfindungsgedankens erwiesen

In der ersten Phase gemäß Fig. 1 ist im Ständer- 35 hat, waren lediglich zwei Polgruppen mit Parallelpo-

pol 4 ein Nordpol und in den Ständerpolen 5 und 6 len 12 als Ständer am Umfang eines permanentma-

jeweils ein Südpol ausgebildet. Diese Pole ziehen die gnetischen Läufers angeordnet. Die eine Polgruppe

entsprechend ungleichnamigen Pole des Läufers 2 an, war abschaltbar, und es hat sich herausgestellt, daß

so daß dieser sich in der dargestellten. Weise einstellt. die Versuchsmaschine auch nur mit einer Polgruppe

Erfolgt nun im Zuge der Frequenz der Wechselspan- 40 als Motor lief. Sie wurde an eine 220 V-Wechsel-

nung an der Spule 7 eine Umpolung der Ständerpole, stromquelle angeschlossen,

so ergibt sich die in F i g. 2 dargestellte Phase, bei Aus den F i g. 6 bis 8 ergibt sich die Wirkungsweiwelcher sich jeweils gleichnamige Pole von Ständer se der Nebenpole bei dem Motor nach Fig. 5. Es und Läufer gegenüberstehen. Diese Pole stoßen sich sind am Umfang des Läufers 2 magnetische Kraftlizwar ab, aber in der neutralen Stellung des Läufers 45 nien 16 gestrichelt angedeutet, die in F i g. 6 auf die zum Ständer, ohne Nebenpol 6 betrachtet, ergibt sich Pole der Polgruppe gerichtet sind. Die Pole sind zu-— zumindest theoretisch — keine Vorzugsrichtung nächst als Nord- und Südpole ausgebildet, wie es aus des Abstoßens, d. h., die nach beiden Seiten gerichte- der Zeichnung ersichtlich ist, und der Nebenpol 12 ten Abstoßkräfte sind gleich groß und heben sich ist dementsprechend auch ein Südpol. Die Polarität auf, so daß der Läufer in der neutralen Stellung ver- 50 der Pole auf der Seite des Läufers entspricht der Pobleibt. Da nun jedoch der ausgeprägte Nebenpol 6 larität auf der Seite des Ständers,
vorgesehen ist, wird der Läufer 2 aus seiner neutra- Da sich die gleichnamigen Pole abzustoßen und len Lage durch diesen Nebenpol herausgezogen; der die ungleichnamigen anzuziehen bestrebt sind, ergibt Nebenpol vermittelt dem Läufer 2 eine bevorzugte sich als Folge der in F i g. 6 dargestellten Phase ein Bewegungsrichtung, und zwar im Uhrzeigersinn. Ge- 55 Zustand gemäß F i g. 7, d. h. ein Bewegungsschritt maß F i g. 3 zieht der Nordpol im Nebenpol 6 den des Läufers 2 in Uhrzeigerrichtung. Diese Vorzugs-Südpol des Läufers an, und dieser macht eine Vier- richtung bei der Bewegung ist ein Ergebnis der Neteldrehung. Da am Ende derselben die anziehenden benpole am Ständer, denn diese stoßen den jeweils Kräfte der Pole 4 und 5 wieder zu wirken beginnen, gleichnamigen Pol am Läufer ab und ziehen den undreht sich der Läufer 2 weiter und vollendet eine hai- 60 gleichnamigen an. Eine Bewegung im Gegenuhrbe Umdrehung (F ig. 4). zeigersinn ist ausgeschlossen.

Die halbe Drehung entspricht dem halben Verlauf Die nächste Phase, die in Fig. 8 veranschaulicht einer ganzen Schwingung der angelegten Wechsel- ist, entspricht der vierten Phase gemäß F i g. 4.
spannung, und wenn die zweite Hälfte der Schwin- Als dann erfolgt die Umpolung der Polgruppen des gung einsetzt, beginnt die Ummagnetisierung des 65 Ständers, die sich bei Wechselstrom als Speisespan-Ständers I und damit der Zyklus gemäß F i g. 1 von nung infolge der sinusförmigen Perioden von selbst vorn, lediglich mit umgekehrter Polarität der Pole. ergibt. In diesem Falle läuft die Maschine als Syn-Auf diese Weise vollendet der Läufer 2 schließlich chron-Motor.

Nach erfolgter Umpolung sieht der betrachtete Ausschnitt entsprechend F i g. 5 aus, lediglich die Polarität der einzelnen Magnetköpfe hat gewechselt, und infolgedessen wird der Läufer zu seinem nächsten Schritt in der Vorzugsrichtung des Uhrzeigersinnes gezwungen, da die jeweiligen Nebenpole eine andere Richtung ausschließen. Bei ununterbrochener Folge der Schritte, deren Zustandekommen vorstehend erläutert worden ist, ergibt sich ein gleichmäßiger Umlauf des Läufers 2 um seine Welle 3 und die Möglichkeit zum Antrieb entsprechender Vorrichtungen, wie es bei Elektromotoren allgemein üblich ist.

Der Magnetismus im Läufer kann auch auf elektrischem Wege erzeugt werden, indem der Läufer durch Einbau von Wicklungen, die über Schleifringe an eine Gleichstromquelle angeschlossen sind, mit den erforderlichen magnetischen Wirkungen ausgestattet wird.

In F i g. 9 ist ein weiteres Anwendungsbeispiel für das erfindungsgemäße Prinzip veranschaulicht, und zwar handelt es sich um einen geradlinig verlaufenden Ständer 17, in welchem fortlaufend Nord- und Südpole ausgebildet sind, und um einen auf dem Ständer reitenden Läufer 18. Dieser beinhaltet ein Polpaar mit Nebenpol 19, durch welchen dem Läufer 18 auf dem Ständer 17 eine bevorzugte Bewegungsrichtung vermittelt wird. Beim Einführen eines elektrischen Impulses in das System rückt der Läufer um einen Schritt auf dem Ständer weiter vorwärts, beispielsweise um einen Schritt von 1 cm Länge. Mit zehn Impulsen wechselnder Polarität kann also der Läufer zum Vorrücken um zehn Zentimeter veranlaßt werden. Hierfür ergeben sich mannigfaltige Verwendungszwecke.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit für den Erfindungsgedanken besteht in der Ausbildung der Maschine als Zählwerk. In diesem Falle werden dem Ständer elektrische Impulse zugeführt, die von zu zählenden Gegenständen ausgelöst werden, woraufhin die an Hand der F i g. 1 bis 4 erläuterten Bewegungsschritte diskontinuierlich erfolgen und beispielsweise den ruckartigen Fortschritt eines Zeigers auf einer Meßskala oder eines Walzenzählwerkes hervorrufen. Als Stromquelle für die Elektromagnete im Ständer kann in diesem Falle ein Gleichstromerzeuger dienen, z. B. eine Akkumulatoren-Batterie.

Die Wirksamkeit des Zählwerkes beruht wiederum auf der einzigen Vorzugsrichtung, die der jeweilige Nebenpol zuläßt. Handelt es sich beispielsweise um das Zählen von Flaschen, so können diese durch einen Lichtstrahl hindurch gefördert werden, der das Ansprechen einer Fotozelle auslöst, weiche auf ein Relais einwirkt, das Gleichstromimpulse von regelmäßig wechselnder Polarität an die Ständerwicklung der Maschine weiterleitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 ten mit zwei Polen, während die den Polschuhen Patentansprüche: des Ständers zugeordneten Mittel zur Festlegung der Drehrichtung des Läufers aus einem jedem Pol be-

1. Elektrischer Motor, der mit Wechselstrom nachbarten Materialbereich des Ständers in Form oder Impulsen wechselnder Polarität erregbar ist, 5 einer Verbreiterung des betreffenden Poles an dieser bestehend aus je einem, jeweils mindestens ein Stelle bestehen. Die zum Läufer hin gerichtete Wand magnetisches Hauptpolpaar besitzenden Ständer dieser Verbreiterung hat einen größeren Abstand und Läufer, bei dem die zusammengehörenden vom Läufer als der zugehörige Pol, d. h., die Luft-Pole des Ständers oder Läufers jeweils durch spalte an den Polen und an den Verbreiterungen sind Schenkel gebildet sind, die durch ein eine Wick- ίο verschieden groß. Somit handelt es sich bei dem belung tragendes, aus magnetisch leitendem Mate- kannten Motor um die symmetrische Anordnung rial bestehendes Joch miteinander verbunden eines Ständerpolpaares, die den Läufer fast ganz umsind, und mit Hauptpolen zugeordneten Mitteln schließt.

zur. Festlegung der Drehrichtung, dadurchge- Der bekannte Motor hat den Nachteil, daß es zu

kennzeichnet, daß jedes durch ein Joch ver- 15 einer Totpunktlage kommen kann, dehn das Anlauf-

bundene Hauptpolpaar (4, 5) einen einzigen über drehmoment ist auf Grund der gewählten Ausfüh-

einen Steg mit dem zugehörigen Hauptpol (6, 12, rung nur schwach.

19) verbundenen ausgeprägten Nebenpol besitzt In der belgischen Patentschrift 550 943 ist eben- und dieser derart angeordnet ist, daß zwischen falls ein elektrischer Motor der eingangs genannten ihm und dem Hauptpol am Arbeitsluftspalt ein ao Art dargestellt, welcher dem vorstehend beschriebemagnetisch schlecht leitender Abstand ver- nen Motor sehr ähnlich ist, so daß das für diesen Gebleibt, sagte auch für den Motor nach der belgischen Pa-

2. Elektrischer Motor nach Anspruch!, da- tentschriftgilt.

durch gekennzeichnet, daß der Nebenpol (6, 12, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

19) sich außerhalb des durch die Schenkel und 35 Motor der eingangs genannten Art derart auszubil-

dias Joch gebildeten Raumes befindet. den, daß er bei einfacherer Ausgestaltung des magne-

3. Elektrischer Motor nach Anspruch 1, da- tischen Eisenkreises trotzdem ein kräftiges Anlauf durch gekennzeichnet, daß der Ständer (17) in drehmoment besitzt.

Form einer langgestreckten Schiene und der Lau- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gefer (18) als katzenartig längs dieser Schiene be- 30 löst, daß jedes durch ein Joch verbundene Hauptpolwegliches Polpaar mit Nebenpol (19) ausgebildet paar einen einzigen über einen Steg mit dem zugehösind (F i g. 9). rigen Hauptpol verbundenen ausgeprägten Nebenpol

4. Elektrischer Motor nach Anspruch 3, da- besitzt und dieser derart angeordnet ist, daß zwischen durch gekennzeichnet, daß der Läufer (18) auf ihm und dem Hauptpcl am Arbeitsluftspalt ein madem Ständer (17) reitend angeordnet ist. 35 gnetisch schlecht leitender Abstand verbleibt.

5. Elektrischer Motor nach einem der Ansprü- Hiermit ist der Vorteil verbunden!, daß der Motor ehe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der infolge des Weglassens des zweiten Nebenpoles einen Läufer (2; 18) durch einen Permanentmagneten einfacheren Aufbau im magnetischen Eisenkreis hat, gebildet ist. . wodurch weniger Eisen magnetisiert werden muß,

6. Elektrischer Motor nach einem der Ansprü- 40 und daß durch die ausgeprägte Ausbildung des Neche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl benpoles gegenüber den bekannten Polschuhverder Läufer (2; 18) als auch der Ständer (I; 17) breiterungen mit schwacher Feldverteilung ein kräftielektrisch erregt und daß die Läuferwicklung an ges Anlaufdrehmoment hervorgerufen wird. Insbeeine Gleichspannungsquelle und die Ständerwick- sondere wenn es sich um mehrpolige Maschinen hanlung an eine Wechselspannungsquelle angeschlos- 45 delt, ist dieser Vorteil von besonderer Bedeutung,
sen sind. Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist

vorgesehen, daß der Nebenpol sich außerhalb des

durch die Schenkel und das Joch gebildeten Raumes befindet. Diese Ausgestaltung des Erfindungsgedan-

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen 50 kens erbringt noch den besonderen Vorteil, daß der

Motor, der mit Wechselstrom oder Impulsen wech- Wickelraum zwischen den Hauptrollen nicht durch

selnder Polarität erregbar ist, bestehend aus je einem, einen zusätzlichen Hilfspol beengt ist.

jeweils mindestens ein magnetisches Hauptpolpaar Weitere Ausführungsformen der Erfindung beste-

besitzemden Ständer und Läufer, bei dem die zusam- hen darin, daß der Ständer in Form einer langge-

mengehörenden Pole des Ständers oder Läufers je- 55 streckten Schiene und der Läufer als katzenartig

weils durch Schenkel gebildet sind, die durch ein eine längs dieser Schiene bewegliches Polpaar mit Neben-

Wicklung tragendes, aus magnetisch leitendem Mate- pol ausgebildet sind, wobei der Läufer auf dem Stän-

rial bestehendes Joch miteinander verbunden sind, der reitend angeordnet sein kann. Durch diese Aus-

und mit Hauptpolen zugeordneten Mitteln zur Fest- gestaltung ergibt sich ein Transport-, Schalt- oder

legung der Drehrichtung. 60 sonstiges Gerät, bei welchem durch Stromstöße oder

Ein derartiger Motor ist in der deutschen Auslege- längere Einschaltperioden lineare Bewegungsvorgän-

schrift 1 124 591 beschrieben und dargestellt. Der ge erzielt werden können.

aus einem Magnetkern mit Schenkeln bestehende Schließlich umfaßt die Erfindung noch eine Aus-Ständer dieses Motors ist mit einer Ausnehmung für führungsform, bei der sowohl der Läufer als auch der einen Läufer versehen, deren Wände so ausgebildet 65 Ständer elektrisch erregt und die Läuferwicklung an sind, daß sie zwei gegenüberliegende, mit dem Kern eine Gleichspannungsquelle und die Ständerwicklung fest zusammenhängende Polschuhe bilden. Der Lau- an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen sind, fer dieses Motors besteht aus einem Permanentmagne- Dieser Ausgestaltung steht der Vorschlag gegenüber,