DE1563059A1 - Motor mit senkrechter Welle - Google Patents

Description

^{Pr< lnflt g}· ^>ERKtNFglD' Patentanwalt, KOlN, Unlvertltattitrafe

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Anlog· AktanntahM

zurEfNgok·w« 26.8.1966 Soh// Nam·aamh. 1. Nicholas D. Trbovlch

2. Servotronies, Inc.

Motor mit senkrechter Welle«
Die Brfindung betrifft ganz allgemein elektromagnetische

Antriebseinriohtungen von der als Motor mit senkrechter Welle bekannten Art und insbesondere eine neue Ankerkonstruktion und eine Lageranordnung für einen solchen Motor mit senkrechter Welle.

ßs ist bekannt, daß die Leistungskraft des Ankers eines Motors mit senkrechter Welle gesteigert werden kann» indem die Anzahl der Amperewindungen in den Steuerwicklungen und/ oder die MasseT des magnetischen Materials erhöht wird. Dies ergibt jedoch eine langsamere Ansprechgeschwindigkeit. Wenn die Raschheit des Anaprechens und die Bewegung und Kraft des Ankers kritisch sind, ergibt sich ein Problem.

Den Gegenstand der Erfindung bildet daher hauptsächlich ein Motor mit senkrechter Welle, der ohne wesentliche Abnahfne der Ansprechgeschwindigkeit eine bedeutend größere Leistungskraft und Bewegung"aufweist, als bisher verfügbar war.

Hinen anderen Gegenstand der Srfindung bildet ein Motor, mit senkrechter Welle, der bei verhältnismäßig kleiner und leioht gewichtiger Konstruktion eine raschel* AnepreQhgeeehwilNM-gfceit.JF

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eine größere Leistungskraft und eine gröflere Anketoewegung aufweist, als bisher erzielbar war.

Ein Motor mit senkrechter Welle, der gemäß der Erfindung ausgebildet ist, ist gekennzeichnet durch einen Anker» der

30 angeordnet ist, dafl derselbe eine Schwingung um eine Achse ausführt,.wobei der Anker aus Lamellen besteht, die in parallelen Ebenen gestapelt sind, welche zu der Achse im wesentlichen senkrecht stehen, sowie durch eine Einrichtung, welche die Lamellen gegen Auseinanderspreizen angrenzend an die ent- J gegengesetzten Enden des Ankers festhält. ψ

ι ein tüllweiser Längsschnitt,nach der Linie 6-6 der Fig. d. DeP dargestellt« Motor mit senkrechter Welle gemäß der iSrfin-

Weitere Merkmale und Vorteile des Motors gemäß der Erfindung I

ergeben si-., aus der nachstehenden Beschreibung einer bei- Jf;

spielsweisen Ausführungsfornij die in der Zeichnung dargestellt ,

ist, in welcher entsprechende Teile mit den gleichen Bezugs- ]

ziffern bezeichnet 3ind. I

Pig. 1 zeigt schaubildlich im Längsschnitt die eine Hälfte eines Motors gemäß der Hrfindung, wobei die Polschuhe des linksseitigen Endes der Deutlichkeit halber weggelassen sind. .. Pig. 2 zeigt in größerem Maßstab den vollständigen Motor im Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1, wobei die Feldmag-

nete und Wicklungen der Deutlichkeit halber durch unterbroche- "I

ι i ne Linien angegeben sind. Fig. J5 zeigt eine Seitenansi'·: t 'es Motors. Fig. 4 ist ein Querschnitt nach der Linie 4-4 ·]£>· i'ig.2, Pig. 5 ein Längsschnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 2 uni F g. 6

waist einen Anker auf, der allgemein mit 1 bezeichnet 1st und der in einem Gehäuse 2 durch nachstehen-} beschriebe Mittel zwe%s Schwingung um eine Querachse angeordnet ist. bas Gehäuse 2 ist zweckmäßig aus zwei im allgemeinen -formigen Teilen hergestellt, die miteinander verschweißt Ind. Ein Magnetkreis ist vorgesehen, der aus oberen und un~ leron Nebenwiderständen 3 uad 4 aus magnetischen! Material besteht, die sich zwischen Polschuhpaaren 5 aus magnetischem Material an den entgegengesetzten Enden des Ankers erstrecken, von denen In Fig. 1 nur das rechtsseitige Paar dargestellt ist. Permanente Magnete 6 sind auf Jeder Seite Jedes Paares der Polschuhe 5 vorgesehen und Feldsteuerwicklungen 7 Bind rund vuh die entgegengesetzten Hälften des Ankere 1 angeordnet, um den relativen Fluß zu verändern, der auf die entgegengesetzten Enden desselben einwirkt. Die Wicklungen 7 sind mit einer Umhüllung aus Epoxyharz oder einem anderen Isoliermaterial versehen. Solche Magnetkreis« und Ihre Wirkungsweise sind bekannt, sodaß eine genauere Beschreibung derselben nicht erforderlich ist.

Der Anker 1 ist im Gehäuse 2 mittels eineg Rätnens 8 angeordnet, der den Anker in der Mitte zwischen seinen Enden umschließt. Tcrsionsfederarme 9 erstrecken sich vom Rahmen 8 zu Halteplatten 10. Die gegenüberliegenden Seitenwände des unteren Teils ies Gehäuses 2 sind ausgeschnitten, um die Platten 10 in lio äbene ier 3eitenwände aufzunehmen. Der obere Teil des Gehäuses 2 erstreckt sich quer zu den Ausschnitten. Bügel-1 atοjn 1i sin 1 an len Innenseiten des Gehäuses 2 angeschweißt :>-'·?? -uf andere .v'eise befestigt und die Halteplatten 10 sind ui ■: ". Bügelplstten 11 lurch Schrauben 12 befestigt. Auf tiese

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Weise ist der Anker 1 für eine Schwingbewegung seiner entgegengesetzten Enden gegen die Polschuhe ^lj hin und von denselben weg angeordnet. In den entgegengesetzten Enden des Ankers 1 sind Leistungsabnahtneteile in Form von mit Innengewinde versehen Ringen 13 angebracht.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Anker 1 nicht den üblichen festen Teil aus magnetischem Material bildet. Gemäß der Erfindung ist vielmehr ein Anker vorgesehen, der aus gestapelten Lamellen 14 aus magnetischem Material besteht. Die Lamellen 14 sind nebeneinander angeordnet und liegen in parallelen Ebenen, die zur Drehachse senkrecht stehen. Die Lamellen sind durch ein isolierendes Klebemittel miteinander verbunden, wie e.B. Epoxyharz. Es wurde gefunden, daß durch eine solche aus Lamellen bestehende K n-•jtruktion eine unerwartete Zunahme der Kraft erzielbar ist, die für die Leistung3abnähme an den entgegengesetzten Enden des Ankers verfügbar ist. Die am entgegengesetzten Ende des Ankers erzeugte Antriebskraft ist bei einer gegebenen Anzahl von Amperewindungen in den Feldäteueruicklungen ■/ wesentlich größer. Außerdem wurde gefunden, daß mit einer Lamellenkonstruktion des Ankers bei einer wesentlichen A^nalirne der Zahl der Amperewindungen in den Feldsteucrwicklungen / die gleiche Luistungskraft erhalten werden kann uni daß dadurch ein rascheres Ansprechen erzielbar i3t.

Zusätzlich zum Vorstehen 1en wurie gei'uni^n, IaS eine wesentliche Zunahme ie:· Biegung an den äußeren !Snion ies Ankers orzielt werien kann, ohne die Größe der Ai.Tpr-echgeschwindigkeit ?M beeinträchtigen. ^wSnji.dßr Anker in ler angegebenen

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Weise aus Lamellen besteht.

Durch Verwendung einer Lamellenkonstruktion des Ankers war es beispielsweise möglich, die Leietungskraft einer bestimmten Größe des Motors mit senkrechter Welle ohne Zunahme des ßingangsstromes um 50$ zu vergrößern, die Zeitkonstante um mehr als 50Ji zu verringern und die Bewegung der Enden des Ankers zu verdoppeln.

Durch Verwendung einer Lamellenkonstruktion des Ankers wird daher eine überraschende Verbesserung der Leistung des Motors mit senkrechter Welle erzielt. Außerdem ergibt sich durch die Lamellenkonstruktion eine Verringerung des Ankergewichts. Eine 3olche Konstruktion stellt jedoch bestimmte Probleme, deren Losung ein anderes wichetiges Merkmal der Erfindung darstellt. Beispieleweise trachten die Lamelle^ sich auseinander zu spreizen als Reaktion auf die Leistungsabnahme an den Enden de3 Ankers. Um dies zu verhindern, werden die Ankerlamellen in der Umfangsrichtung mit einem Band umwickelt, das 3ich längs der gegenüberliegenden Seiten des Ankers und quer zu den entgegengesetzten Enden desselben erstreckt. Bei der dargestellten AusfUhrungsform ist das Band endlos und geht durch den Rahmen 8 hindurch. Das Band 15 hält die Lamellen 14 gegen Auseinanderspreizen wirksam feat ujnd. ist mit den gestapelten Lamellen durch ein isolierende» !Bindemittel verbunden. ' ' ; "

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Ein Band 15 (Fig. 4 und 5) aus/apitr, Olft*fftJ»*$ ö&r ein·· '^

J* ^ andern Isoliermaterial umsohlliit d«|t taker

Rahmens 8 in der

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mellen zu verhindern.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein Motor mit hervorragender Leistung in Form einer kleinen Packung erhalten wird. Dies ist besonder« wichtig für Geschosse, Raketen und Überall dort, wo der verfügbar· Raum eine Rolle spielt. Zu diesem Zweck ist es erwünscht, die erforderliche Torsionseinspannung in Armen 9 von minimaler Länge zu erhalten. Dies stellt ein Problem dar, weil die Arme an ihren entgegengesetzten Enden gewöhnlich verlötet werden. Durch die beim Löten erzeugte Hitze ergeben sich zusätzlich zur Veränderung der ureprüngllohen Hltzebehandlunr^- eigenschaften des Materials unerwünschte Beanspruchungen, wenn die Jtaderarmi nicht lang genug sind, um diese Hitze vi zu zerstreuen.

Dieses Problem wird gemäß der Erfindung dadurch gelost, IaJ die Halterung des Ankers aus einem einzigen Teil besteht. V/ie die Figuren 2 und 4 deutlich zeigen, sind die Federanf-e 9 mit dem den Anker 1 aufnehmenden mittleren Rahmen 6 und mit den Halteplatten 10 fest verbunden. Dadurch» dafl die ArMe j mit dem Rahmen θ und den Platten 10 in einem 3tUck hergestellt sind* werden die Erhitzung beim Löten und die sich daraus ergebenden fttanepruchfungeh üwt Veränderungen der ursprünglichen HiizebehahdlungseigenJichaften des Materials vermieden, ein« dauerhafte und tuverläaaige Torsionsarmhaiterung orhal-

9 in der zur r sind als in der

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Längsrichtung des Ankers. Dadurch wird der Anker gegen mittlere Verschiebung durch die Reaktlonekraft bei der Lei3tungsabnaiime an den Ankerenden verstärkt, während die gewünschte Torsionsfederwirkung beibehalten wird. Es können jedoch auch zylindrische oder andere Ausbildungen des Toreionsarmee verwendet werden, wenn eine Losung des vorstehend angegebenen Problems nicht erforderlich erscheint.

Dir; Erfindung ist nioht auf die beschriebene und dargestellte beispielsweise Ausführungsform beschränkt, die verschiedene Ab&ndcrungen erfahren kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlasen.

Patent ansprüche

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Claims (1)

Dr. Ing, t. ttmCENmP, Paf wtenwlt, KOLN, Unlvrilf^»Mtr«tt 11 26.8.1966 Sch// **.d.Aii«·. 1. Nicholas D. Trbovich 2. Servotronics, Inc Patentansprüche

1.) Motor mit senkrechter Welle, der einen Anker und eine mit demselben in Eingriff stehende Halteeinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker so angeordnet ist, daß derselbe eine Schwingung um eine Achse ausführt, und daß der Anker aus Lamellen besteht, die nebeneinander angeordnet sind, daß die Lamellen in parallelen Ebenen liegen, die zur Achse senkrecht stehen, und daß eine Einrichtung die Lamellen gegen seitliches Auseinanderspreizen angrenzend an die entgegengesetzten Enden des Ankers festhält.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinriehtung mit dem Anker in der Mitte zwischen den entgegengesetzten Enden desselben in Eingriff steht.

2« Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinriehtung ein Band umfaßt, welches die entgegengesetzten Enden des Ankers in der Umfangsrichtung umschließt.

4. Motor nach Anspruch Z-, ladurcr, gekennzeichnet, daß angrenzend an die entgegengesetzten Knien Ie^ Ankers Leistungsabnahir.eteile angebracht sind.

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5· Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung aus einem Rahmen besteht, der den Anker in einer Querebene umgibt, welche zur Ebene des Ankers im allgemeinen senkrecht steht, daß sich Torsionsfederarme auf den gegenüberliegenden Selten des Ankers vom Rahmen in seitlicher Richtung erstrecken, daß ein Gehäuse für den Motor vorgesehen ist, daß Halteplatten von den Armen getragen werden und am Gehäuse befestigt sind, daß die Arme mit dem »Rahmen und den Halteplatten fest verbunden sind und mit denselben einen einteiligen einheitlichen Bauteil bilden.

6. Motor nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Federarme in der Längsrichtung des Ankers dünner sind als in der Richtung der Querebene.

7. Motor nach Anspruch 2,mit einem Gehäuse* dadurch gekennzeichnet, daß magnetische Polschuhe auf den gegenüberliegenden Seiten des Ankers angeordnet sind, die an die beiden entgegengesetzten Enden desselben angrenzen, daß sich der Anker bei der Schviingung um die Achse gegen die Polschuhe hin und von denselben weg bewegt, daß permanente Magnete mit den Polschuhen und mit dem Anker verbunden sind, um einen durch denselben hindurchgehenden Magnetkreis zu. erzeugen, daß mit dem Anker elektromagnetische Einrichtungen verbunden sind, um den Magnetkreis zu verändern, daß der Anker angrenzend lan die entgegengesetzten Enden desselben mechanische Leistungsabnahmeteile trägt, daß die Einrichtung, welche die Lamellen gegen Auseinanderspreizen festhält, aus einem Band besteht, welches den Anker in der Umfangsrichtung umschließt, dafl die Halteeinrichtung aus einem Rahmen besteht, der den Anker und das Band

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in der Querrichtung umgibt, daß sich Torsionsfederarme vom Rahmen auf gegenüberliegenden.Seiten des Ankers erstrecken, daß Halteplatten von den Armen getragen werden und am Qeh^use befestigt sind, daß die Arme mit dem Rannten und den Halteplatten fest verbunden sind, um mit denselben einen einheitlichen Bauteil zu bilden, daß die Arme in der zum Anker senkrechten Querebene dicker sind als in der Längsrichtung des Ankers und daß die Lamellen von einander und vom Rühmen magnetisch isoliert sind.

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