DE1488074C

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Info

Publication number: DE1488074C
Authority: DE
Inventors: Siegfried August 4134 Rhein berg H02k 5 24 Dold
Original assignee: Underberg, Emil Ewald Josef, DoId, Siegfried August, 4134 Rheinberg
Publication date: 1972-10-19

Description

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den Läufer durch einen Permanentmagneten zu bil- eine ganze Umdrehung, welche genau einer vollständen, digen Schwingung der Wechselspannung entspricht.to form the rotor with a permanent magnet - one complete revolution, which is exactly one complete, corresponds to the oscillation of the alternating voltage.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Bei einer Frequenz von 50 Hertz macht der LäuferIn the drawing, exemplary embodiments of the At a frequency of 50 Hertz, the runner makes

Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend be- also 50 Umdrehungen in der Sekunde. Somit läßtInvention reproduced, which is below 50 revolutions per second. So lets

schrieben werden. Es zeigt 5 sich die Drehzahl der Maschine über die Frequenzbe written. It shows the speed of the machine over the frequency

Fig. 1 einen elektrischen Motor mit Ständer und steuern,Fig. 1 an electric motor with stator and controls,

Läufer, schematisch dargestellt, in einer ersten Phase F i g. 5 zeigt einen mehrpolpaarigen Elektromotor,Runner, shown schematically, in a first phase F i g. 5 shows a multi-pole pair electric motor,

seiner Magnetisierung, bei dem das vorstehend erläuterte Prinzip verwirk-its magnetization, in which the principle explained above is realized

F i g. 2 bis 4 den Motor gemäß F i g. 1 in drei wei- licht ist. Der Motor besteht wiederum aus einemF i g. 2 to 4 the engine according to FIG. 1 in three is white. The engine in turn consists of one

teren Magnetisierungsphasen, io Ständer 1 und einem Läufer 2, welcher auf einerteren magnetization phases, io stator 1 and a rotor 2, which on a

F i g. 5 einen radialen Querschnitt durch einen Welle 3 in nicht dargestellten Lagern umläuft. DerF i g. 5 revolves around a radial cross section through a shaft 3 in bearings (not shown). the

Motor in schematischer Darstellung, Läufer 2 ist ein massiver Zylinder und weist eineMotor in a schematic representation, rotor 2 is a solid cylinder and has a

F i g. 6 bis 8 je einen Ausschnitt aus dem Quer- Dauermagnetisierung auf.F i g. 6 to 8 each have a section from the transverse permanent magnetization.

schnitt gemäß F i g. 5, und zwar ebenfalls in drei ver- Am Umfang des Läufers 2 sind im gegenüberlie-section according to FIG. 5, also in three different ways.

schiedenen Magnetisierungsphasen, 15 genden Ständer 1 Polgruppen 8 angeordnet, an denendifferent magnetization phases, 15 lowing stator 1 pole groups 8 arranged on which

F i g. 9 eine elektrische Maschine mit schienenarti- jeweils drei Pole ausgebildet sind, nämlich jeweils ne-F i g. 9 an electrical machine with rail-like design - three poles each, namely each ne-

gem Ständer und katzenartigem Läufer, schematisch beneinander zwei gleichnamige Pole und an dritteraccording to the stand and cat-like runner, schematically next to each other two poles of the same name and on the third one

dargestellt. Stelle ein zu den beiden gleichnamigen Polen un-shown. Place one of the two poles of the same name un-

Der Motor (Fig. 1 bis 4) besteht aus einem Stan- gleichnamiger Pol. An der Polgruppe 8α sind neben-The motor (Fig. 1 to 4) consists of a pole with the same name. At the pole group 8 α there are

der 1 und einem Läufer 2, welcher auf einer Welle 3 20 einander beispielsweise zwei Südpole 9 und einthe 1 and a rotor 2, which on a shaft 3 20 each other for example two south poles 9 and a

umläuft. Der Ständer 1 hat im wesentlichen die Ge- Nordpol 10 oder umgekehrt ausgebildet. In gegen-running around. The stator 1 essentially has the North Pole 10 or vice versa. In contrast

stalt eines Joches, wobei der eine Schenkel als Steg ständlicher Hinsicht wird dies erreicht durch einenstalt of a yoke, with one leg as a web, this is achieved by a

verlängert ist, um einen weiteren, zwischen den im wesentlichen U-förmig gebogenen Stahlkern 11,is extended to a further, between the essentially U-shaped bent steel core 11,

Schenkelenden gelegenen Pol auszuprägen, zwischen dessen einer Schenkel 11 α über einen Steg mit einemShaped leg ends located pole, between which one leg 11 α via a web with a

dem und dem Pol am Beginn des Steges ein nicht 25 Parallelschenkel 12 verbunden ist, der entweder into which and the pole at the beginning of the web a not 25 parallel leg 12 is connected, which is either in

magnetisch leitender Abstand vorhanden ist. Auf die- einem Stück mit dem Teil 11 hergestellt sein odermagnetically conductive distance is present. Be made on the one piece with the part 11 or

se Weise hat der Ständer 1 die Pole 4, 5 und 6, von auch als getrennter Teil an dem Kern 11 befestigt,This way, the stator 1 has the poles 4, 5 and 6, also attached as a separate part to the core 11,

denen die Pole 5 und 6 benachbart angeordnet und z. B. angenietet sein kann, Der Kern 11 ist mit einerwhere the poles 5 and 6 are arranged adjacent and z. B. can be riveted, the core 11 is with a

magnetisch parallel geschaltet sind, so daß der Pol 6 elektrischen Spule 13 mit Anschlüssen 14 und 15are magnetically connected in parallel so that the pole 6 electrical coil 13 with connections 14 and 15

als Nebenpol zum Hauptpol 5 bezeichnet werden 30 umwickelt. Die übrigen Polgruppen des Ständers 1referred to as the secondary pole to the main pole 5 are 30 wrapped. The other pole groups of the stator 1

kann. Der Ständer 1 ist zwischen den Hauptpolen 4 sind in entsprechender Weise ausgebildet. Die Spulencan. The stator 1 is formed between the main poles 4 in a corresponding manner. The spools

und 5 mit einer Spule 7 versehen, an die eine Wech- 13 können parallel oder in Serie miteinander geschal-and 5 are provided with a coil 7 to which an alternating 13 can be connected in parallel or in series with one another.

selspannung angelegt ist. Der Läufer 2 ist ein Per- tet sein. Bei einer Versuchsausführung, welche dievoltage is applied. Runner 2 is a must. In a test execution which the

manentmagnet. Durchführbarkeit des Erfindungsgedankens erwiesenpermanent magnet. Proven feasibility of the inventive idea

In der ersten Phase gemäß Fig. 1 ist im Ständer- 35 hat, waren lediglich zwei Polgruppen mit Parallelpo-In the first phase according to FIG. 1, there were only two pole groups with parallel positions in the stator.

pol 4 ein Nordpol und in den Ständerpolen 5 und 6 len 12 als Ständer am Umfang eines permanentma-pole 4 a north pole and in the stator poles 5 and 6 len 12 as a stator on the circumference of a permanent magnet

jeweils ein Südpol ausgebildet. Diese Pole ziehen die gnetischen Läufers angeordnet. Die eine Polgruppeeach has a south pole formed. These poles attract the magnetic rotor. The one pole group

entsprechend ungleichnamigen Pole des Läufers 2 an, war abschaltbar, und es hat sich herausgestellt, daßcorresponding poles of the rotor 2 of the same name could be switched off, and it has been found that

so daß dieser sich in der dargestellten. Weise einstellt. die Versuchsmaschine auch nur mit einer Polgruppeso that this is in the illustrated. Way. the experimental machine with only one pole group

Erfolgt nun im Zuge der Frequenz der Wechselspan- 40 als Motor lief. Sie wurde an eine 220 V-Wechsel-Now takes place in the course of the frequency of the alternating voltage 40 as the motor was running. It was connected to a 220 V alternating

nung an der Spule 7 eine Umpolung der Ständerpole, stromquelle angeschlossen,voltage on the coil 7 a polarity reversal of the stator poles, power source connected,

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.the result in FIG. 2 phase shown, in From the F i g. 6 to 8 there are the two poles of the same name from the stator se of the secondary poles in the motor according to FIG. 5. It and the rotor are opposite each other. These poles repel each other on the circumference of the rotor 2 from magnetic force, but in the neutral position of the rotor 45 never 16 indicated by dashed lines, which is shown in FIG. 6 to which the stator, viewed without secondary pole 6, results in poles of the pole group are directed. The poles are - at least theoretically - no preferred direction next to north and south poles, as can be seen from the repulsion, ie the drawing pointing to both sides, and the secondary pole 12th repulsive forces are equal and stand out is accordingly also a South Pole. The polarity so that the runner remains in the neutral position. The pole on the runner's side corresponds to the position. However, since the pronounced secondary polarity on the side of the stand,
is provided, the rotor 2 is pulled out of its neutral As the poles of the same name repel and len position pulled out through this secondary pole; who strive to attract the dissimilar ones, the secondary pole gives the runner 2 a preferred result as a result of the in F i g. 6 phase shown a direction of movement, namely clockwise. Ge 55 state according to FIG. 7, ie one movement step measured F i g. 3, the north pole in the secondary pole 6 pulls that of the rotor 2 in a clockwise direction. This preferred south pole of the runner at, and this makes a four-directional movement is a result of the Netel rotation. Since at the end of the same the attractive benpole on the stand, because they push the respective forces of the poles 4 and 5 start to act again, the pole of the same name on the rotor and pull the rotor and the rotor 2 turns further and completes a shark of the same name. A counterclockwise movement (Fig. 4). clockwise is excluded.

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.Half the rotation corresponds to half the course. The next phase, which is illustrated in FIG. 8 of a whole oscillation of the applied alternation, corresponds to the fourth phase according to FIG. 4th
voltage, and when the second half of the oscillation occurs, the polarity reversal of the pole groups begins, the magnetization of the 65 stator begins, which in the case of alternating current appears as the supply chip stator I and thus the cycle according to FIG. 1 of voltage by itself due to the sinusoidal periods, only with the polarity of the poles reversed. results. In this case, the machine runs as a syn-In this way, the rotor 2 finally completes the 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.After the polarity has been reversed, the section under consideration looks as shown in FIG. 5 off, just the polarity of the individual magnetic heads has changed, and as a result the rotor becomes its next one Step forced in the preferred direction of the clockwise direction, since the respective secondary poles have a different one Exclude direction. In the case of an uninterrupted sequence of steps, their occurrence above has been explained, there is a uniform rotation of the rotor 2 around its shaft 3 and the Possibility to drive corresponding devices, as is common practice with electric motors is.

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.The magnetism in the rotor can also be generated electrically by the rotor through Installation of windings, which are connected to a direct current source via slip rings, with the required magnetic effects is provided.

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. In Fig. 9 illustrates a further application example for the principle according to the invention, and although it is a straight column 17, in which continuous north and south poles are formed, and around a rotor 18 riding on the stator. This rotor contains a pair of poles with secondary pole 19, through which the rotor 18 on the stator 17 a preferred direction of movement is conveyed. When an electrical pulse is introduced into the system, the rotor moves one Step forward on the stand, for example a step of 1 cm in length. At ten Pulses of alternating polarity can therefore induce the runner to advance ten centimeters. There are many uses for this.

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.Another possible application for the idea of the invention is the design of the machine as a counter. In this case, electrical impulses are fed to the stand, from the to counting objects are triggered, whereupon the on hand of the F i g. 1 to 4 explained movement steps take place discontinuously and, for example, the jerky progress of a pointer on a measuring scale or a roller counter. As a power source for the electromagnets In this case, a DC generator can be used in the stator, e.g. B. an accumulator battery.

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.The effectiveness of the counter is based in turn on the only preferred direction, which is the respective Secondary pole allows. For example, if it is a question of counting bottles, these can go through a light beam are conveyed through, which triggers the response of a photocell, soft on Relay acts that direct current pulses of regularly changing polarity to the stator winding the machine forwards.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 2 th with two poles, while the patent claims of the pole shoes: of the stator for determining the direction of rotation of the rotor from one

1. Electric motor, the material area adjacent to the stator in the form of alternating current or pulses of alternating polarity can be excited, 5 a widening of the pole concerned at this consisting of one, each consisting of at least one position. The wall facing the runner magnetic main pole pair possessing stator this widening has a larger distance and rotor, in which the associated pole is identified by the rotor as the associated pole, d. i.e., the air pole of the stand or runner are each through columns at the poles and at the widenings Legs are formed, which are different in size by a wick ίο. So it is with the belung load-bearing motor made of magnetically conductive material around the symmetrical arrangement rial existing yoke connected to each other by a pair of stator poles, which are almost completely around the rotor, and closes with means associated with main poles.

to the. Determination of the direction of rotation, thereby The known motor has the disadvantage that it is too

indicates that each can come to a dead center position due to a yoke, the start-up

bonded main pole pair (4, 5) a single over torque is due to the selected design

a web with the associated main pole (6, 12, tion only weak.

19) has a pronounced secondary pole connected to it. In Belgian patent specification 550 943 it is also and this is arranged such that between if an electric motor of the aforementioned him and the main pole at the working air gap an ao type shown, which is the magnetic described above poorly conductive distance from the engine is very similar, so that remains for this one, also said for the engine according to the Belgian Pa-

2. Electric motor according to claim!

characterized in that the secondary pole (6, 12, The invention is based on the object of a

19) outside of the by the legs and 35 motor of the type mentioned in such a way

the yoke formed space is located. the fact that with a simpler design of the magnetic

3. Electric motor according to claim 1, the static iron circle nevertheless through a powerful start-up characterized in that the stator (17) has in torque.

In the form of an elongated rail and the support, this object is thereby gefer according to the invention (18) as cat-like along this rail resolves that every main pole path connected by a yoke Pole pair with secondary pole (19) formed a single pair over a web with the zugehösind (Fig. 9). rigen main pole connected pronounced secondary pole

4. Electric motor according to claim 3, da- possesses and this is arranged such that between characterized in that the runner (18) on him and the Hauptpcl at the working air gap a madem Stand (17) is arranged riding. 35 spacing that is poorly conductive remains.

5. Electric motor according to one of claims This has the advantage! That the motor before 1 to 4, characterized in that as a result of the omission of the second secondary pole a The rotor (2; 18) has a simpler structure in the magnetic iron circuit thanks to a permanent magnet, is formed. . whereby less iron has to be magnetized,

6. Electric motor according to one of claims 40 and that by the pronounced design of the Neche 1 to 4, characterized in that both benpoles compared to the known pole shoe rotor (2; 18) and the stator (I; 17) widenings with weak Field distribution is excited electrically and that the rotor winding is caused to total starting torque. In particular, a DC voltage source and the stator winding are connected to an AC voltage source when multi-pole machine handling is involved, this advantage is of particular importance.
sen are. According to one embodiment of the invention is

provided that the secondary pole is outside the

is located by the legs and the yoke space. This embodiment of the inventive concept

The invention relates to an electric 50 kens has the particular advantage that the

Motor that alternates with alternating current or impulses

selnder polarity is excitable, each consisting of one, an additional auxiliary pole is narrow.

in each case at least one magnetic main pole pair Further embodiments of the invention best-

owning stand and runner, in which the together in that the stand is in the form of a long

The corresponding poles of the stator or runner each stretched rail and the runner as cat-like

because are formed by legs that are supported by a pole pair movable along this rail with secondary

Are made of magnetically conductive material, with the rotor on the stator

rial existing yoke are connected to each other, which can be arranged riding. Through this

and with means for securing assigned to the main poles, there is a transport, switching or

setting the direction of rotation. 60 other device in which by power surges or

Such a motor is in the German interpretation - longer switch-on periods, linear movement processes

Scripture 1 124 591 described and illustrated. The ge can be achieved.

consisting of a magnetic core with legs. Finally, the invention also comprises an off-stand this motor is with a recess for guide form, in which both the rotor and the a rotor is provided, the walls of which are designed in such a way that the stator is electrically excited and the rotor winding is applied are that they are two opposite, with the core a DC voltage source and the stator winding form firmly connected pole pieces. The Lau- are connected to an alternating voltage source, fer this motor consists of a permanent magnet This configuration is opposed to the proposal,