DE1151861B

DE1151861B - Gleichstrom-Kleinmotor, bei dem das magnetische Erregerfeld durch einen innerhalb des Ankers angeordneten Dauermagneten, der frei drehbar und gleichachsig mit diesem gelagert ist, erzeugt wird

Info

Publication number: DE1151861B
Application number: DES78026A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Widemann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-02-14
Filing date: 1962-02-14
Publication date: 1963-07-25
Also published as: GB954623A; CH400326A

Description

Gleichstrom-Kleinmotor, bei dem das magnetische Erregerfeld durch einen innerhalb des Ankers angeordneten Dauermagneten, der frei drehbar und gleichachsig mit diesem gelagert ist, erzeugt wird Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstrom-Kleinmotor, bei dem das radial verlaufende magnetische Erregerfeld durch einen innerhalb des eisenlosen, im wesentlichen aus einer zylindrischen Wicklung bestehenden Ankers angeordneten Dauermagneten erzeugt wird, dessen von den Polen ausgehender Fluß, beiderseits die Ankerwicklung durchsetzend, sich über einen die Wicklung umgebenden zylindrischen Eisenmantel schließt, und der Dauermagnet frei drehbar innerhalb des Ankers und gleichachsig mit diesem gelagert ist.
Gleichstrommotoren, bei denen ein beiderseits auf der Welle abgestützter Rotor einen Kern aus magnetisch leitendem oder permanentmagnetischem Material, der auf der Rotorwelle drehbar gelagert ist, umschließt, sind an sich bekannt. Bei ihnen wird die magnetische Erregung in Feldmagneten mit Polschuhen erzeugt. Feldmagneten mit Polschuhen außerhalb des Rotors stehen aber einer Kleinhaltung des Motordurchmessers nachteilig entgegen.
Es sind auch Gleichstrom-Kleinmotoren bekannt, bei denen ein an einer Stirnseite des Motorgehäuses befestigter Dauermagnet zur Erzeugung des Erregerfeldes von einer Seite in einen glockenförmigen, eisenlosen Rotor hineinragt. Derartige Anordnungen sind aber mit dem Nachteil behaftet, daß der Länge des Rotors dadurch eine mechanische Grenze gesetzt ist, daß das offene Ende eines glockenförmigen Rotors bei höheren Drehzahlen schwingt und am Kernmagneten oder am Eisenrückschlußmantel streift.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motor mit sehr kleinem Durchmesser zu schaffen. Um dabei den Durchmesser des Rotors im Verhältnis zum gesamten Durchmesser des Motors zur Erreichung eines großen Drehmoments möglichst groß halten zu können, werden erfindungsgemäß ein frei drehbar gelagerter, als Erregerfeldmagnet wirkender Dauermagnet innerhalb des Ankers und gleichachsig mit diesem und ein Eisenrückschlußmantel als äußerer magnetischer Schließungskreis dergestalt ausgebildet, daß der Eisenrückschlußmantel Zonen geringer magnetischer Leitfähigkeit im Sinne der Erzielung einer Fesselung des Dauermagneten in einer bestimmten Lage bzw. einer Orientierung der durch die Drehachse verlaufenden Mittelebene seines magnetischen Flusses in bezug auf den feststehenden Eisenrückschlußmantel aufweist. Diese Zonen verlaufen im wesentlichen entlang von Mantellinien des Rückschlußmantels oder in einem spitzen Winkel dazu. In diese Zonen können auch Permanentmagneten eingefügt sein.
Durch diese Maßnahme erhält man mit dem Wegfall von Feldmagneten mit Polschuhen außerhalb des Rotors den Vorteil, den Durchmesser des Rotors im Verhältnis zum Gesamtdurchmesser des Motors groß halten zu können, was sich bei gegebener magnetischer Induktion und gegebenem Strombelag im Rotor günstig auf die Ausbildung eines großen mechanischen. Drehmoments des Motors auswirkt. Zur magnetischen Erregung dient erfindungsgemäß der innerhalb des Rotors befindliche Permanentmagnet, -der frei drehbar und gleichachsig mit dem Rotor gelagert ist und durch seinen eigenen Magnetismus infolge der Ausbildung des Rückschlußmantels in einer bestimmten Lage elastisch festgehalten wird. Die elastische Fesselung dieses Erregermagneten in seiner Normallage bringt noch den Vorteil mit sich, daß Stoßbelastungen, die mechanisch von außen auf die Motorwelle wirken, durch gegengerichtete Auslenkungen des Erregermagneten elektrisch abgeschwächt werden. Durch die Gestaltung des eisenlosen Rotors, der im wesentlichen nur aus der Kupferwicklung, deren Abstützungen, der Welle und dem Kollektor besteht, wird das Trägheitsmoment des Rotors sehr klein gehalten. Die beidseitige Abstützung der Rotorwicklung auf der Rotorwelle ermöglicht besonders im Verhältnis zum Durchmesser lange Bauformen, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Rotorwicklung bei höheren Drehzahlen durch toleranzbedingte Unwuchten axial ausgelenkt wird und am Kernmagneten oder am Gehäusemantel streift.
Die Erfindung wird an einem in Fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In Fig. 1 ist der Motor im Längsschnitt gezeichnet; Fig. 2 stellt den Schnitt gemäß Linie A -A (Fig. 1) dar.
Das Gehäuse 1, das gleichzeitig als magnetischer Eisenrückschluß dient, ist mit zwei einander gegenüberliegenden Längsschlitzen 2 versehen. Diese Schlitze können in ein rohrförmiges Gehäuse eingearbeitet sein, sie können sich auch bei der Herstellung des Gehäuses aus zwei Halbschalen in vorteilhafter Weise von selbst ergeben. In diesem Gehäuse ist die Welle 3 mit dem Rotor 4 drehbar gelagert. Der Wicklungsträger besteht beispielsweise aus einem topfförmigen Isolierstoffteil5 und einer Stützscheibe 6, die beide mit der Welle fest verbunden sind. Der Wicklungsträger könnte auch aus einem rohrförmigen Mantel mit zwei stirnseitigen Scheiben bestehen, oder die Wicklung selbst könnte frei tragend an den beiden Enden durch Stützscheiben gehalten sein. Auf dem Wicklungsträger ist die Wicklung 7 angebracht. Innerhalb derselben ist der Kernmagnet 8 mittels der Lager 9 auf der Rotorwelle drehbar gelagert. Der Vollständigkeit halber sind auch der Kollektor 10 und der Bürstenhalter 11 mit eingezeichnet.
Die Wirkungsweise der magnetischen Fesselung des Erregermagneten 8 und somit die Fixierung der Lage des magnetischen Erregerfeldes seien an Fig. 2 näher erläutert. Der magnetische Feldlinienverlauf ist durch unterbrochene Linien mit Pfeilen angedeutet. In der gezeichneten Stellung befindet sich der Erregermagnet 8 in unausgelenkter, stabiler Normallage, die er im Ruhezustand stets einnimmt. In dieser Stellung verläuft der magnetische Fluß nach Durchlaufen des Arbeitsluftspaltes völlig im Eisen. Wird jedoch der Erregermagnet 8 aus dieser Lage gedreht, so muß ein Teil des Magnetflusses durch die von den Schlitzen gebildete Luftspalte und durch einen größeren Teil des Arbeitsluftspaltes als in der Normallage verlaufen. Es entsteht ein kräftiges Rückdrehmoment, das den Erregermagneten 8 in seiner Ausgangslage hält.
Die Luftspalte 2 können zur vollständigen Kapselung des Motors auch mit magnetisch schlecht leitendem Material ausgefüllt sein.
Eine andere Ausführungsmöglichkeit besteht darin, in die Spalte 2 permanentmagnetische Stäbe einzufügen, deren Feldrichtung der des Permanentmagneten 8 gleichgerichtet ist. Dadurch kann das Rückdreh- bzw. Haltemoment für den Erregermagneten noch erhöht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Gleichstrom-Kleinmotor, bei dem das radial verlaufende magnetische Erregerfeld durch einen innerhalb des eisenlosen, im wesentlichen aus einer zylindrischen Wicklung bestehenden Ankers angeordneten Dauermagneten erzeugt wird, dessen von den Polen ausgehender Fluß beiderseits die Ankerwicklung durchsetzend sich über einen die Wicklung umgebenden zylindrischen Eisenmantel schließt, dadurch gekennzeichnet, daß bei an sich bekannter frei drehbarer Lagerung des Dauermagneten innerhalb des Ankers der Eisenrückschlußmantel Zonen geringer magnetischer Leitfähigkeit im Sinne der Erzielung einer Fesselung des Dauermagneten in einer bestimmten Lage bzw. einer Orientierung der durch die Drehachse verlaufenden Mittelebene seines magnetischen Flusses in bezug auf den feststehenden Eisenrückschlußmantel aufweist.
2. Gleichstrom-Kleinmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen geringer magnetischer Leitfähigkeit des Eisenrückschlußmantels im wesentlichen längs Mantellinien dieses Rückschlußmantels verlaufen.
3. Gleichstrom-Kleinmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen geringer magnetischer Letifähigkeit des Eisenrückschlußmantels in einem spitzen Winkel zu den Mantellinien dieses Rückschlußmantels verlaufen.
4. Gleichstrom-Kleinmotor nach Anspruch -2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zonen geringer magnetischer Leitfähigkeit des Eisenrückschlußmantels Permanentmagneten eingefügt sind. In Betracht gezogene- Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1054 554; USA.-Patentschrift Nr. 2 849 630.