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Kernlose elektrische Maschine,
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Die Erfindung betrifft sine kernlose elektrische Maschine, bei welcher
der Ständer mit eine. zylindrischen Joch versehen ist, das einen zentral angeordneten
und von eine. zylindrischen Luftspalt umgebenen Dauermagneten aufweist, und bei
welcher der in dem Luftspalt angeordnete und an eine Straizufuhrung angeschlossene
Läufer eine zylindrische Wicklung hat, deren Leiterdraht zur HindurchfUhrung durch
alle vorhandenen Magnetfelder verschiedener Polaritäten zwischen den beiden Zylinderenden
hin und her gefUhrt ist.
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Bei den bekannten Maschinen der vorgenannten Art (DT-PS 1 463 855,
US-PS 3 360 665), bei denen der Leiterdraht der Zylinderwicklung entweder diagonal
oder in Rhombenform Uber die gesamte Wickelbreite gewickelt ist, ist der Läufer
mit einem besonderen Kollektor versehen, Uber dessen einzelne Segmente die als BUrsten
ausgebildeten StromzufUhrungen mit den einzelnen Leiterfeldern der Wicklung, deren
Zahl gleich der Polzahl der Maschine ist, verbunden sind0 Das Vorhandensein eines
solchen Kollektors erfordert ziemlich aufwendige Maßnahmen fur den elektrischen
Anschluß von dessen einzelnen Segmenten an die einzelnen Leiterfelder der Wicklung,
wodurch die Herstellung einer solchen elektrischen Maschine entsprechend teuer kommt
und besonders in den Fallen bei einer Serienfertigung ziemliche Leistungsschwankungen
auftreten, wo kleinere Baugrößen bei höheren Polzahlen der Maschine gefordert werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese kernlose elektrische Maschinen
so weiterzubilden, daß sie unter Verzicht auf einen solchen Kollektor einfacher
und mit höherer Leistungskonstanz gefertigt werden können, Diese Aufgabe wird bei
einer kernlosen elektrischen Maschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß der Ldufer am einen Ende seiner Zylinderwicklung mit einem zur
Verbindung mit der Stromzuführung ausgebildeten erhabenen Leiterbereich versehen
ist, der gemäß einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung durch die eine endseitige
Umfangskante der Zylinderwicklung gebildet werden kann, an welcher der Leiterdraht
zum anderen Zylinderende hin zurückgeführt ist, wobei dann entlang dieser Umfangskante
von dem Leiterdraht die normale Isolierbeschichtung abgekratzt ist.
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Es wird damit eine kernlose elektrische Maschine erhalten, bei der
zum elektrischen Anschluß der einzelnen Leiterfelder der Zylinderwicklung kein besonderer
Kollektor mehr benötigt wird, weil es wegen der erfindungsgeaßen Ausbildung des
erhabenen Leiterbereichs jetzt möglich ist, damit direkt die beispielsweise als
BUrsten ausgebildete Stronzufuhrung in eine SchleifberUhrung zu bringen. Weil folglich
dieser erhabene Leiterbereich selbst den Kollektor bildet, ist es dadurch Möglich,
Uber eine entsprechende Ausformung der Zylinderwicklung die Polzahl der Maschine
beträchtlich zu erhöhen und damit das Leistungsvermögen der Maschine entsprechend
zu steigern, wobei es beispielsweise absolut keine Schwierigkeiten bereitet, anstelle
der bisher Ublichen 5 oder 7 Pole beispielsweise 200 Pole und Mehr vorzusehen. Mit
einer so hohen Polzahl der Maschine laßt sich dann beispielsweise in Vergleich mit
einer fünfpoligen Maschine ein ui etwa 6,2S höheres Drehioient erzielen und außerdem
eine wesentlich gesteigerte Ausgangsleistung0 Weitere zweckmäßige und vorteilhafte
Ausbildungen der Erfindung sind in den einzelnen Unteransprüchen erfaßt. Ein Ausfuhrungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend
naher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine kernlose elektrische
Maschine ne bekannter Ausbildung, Fig. 2 in vergrößertem Maßstab eine Perspektivansicht
des Läufers der elektrischen Maschine gem. Fig. 1, Fig, 3 eine Abwicklung der in
FigO 2 gezeigten Zylinderwicklung,
Fig. 4 eine Schemadarstellung
zur Veranschaulichung der Diagonalwicklung Uber die gesamte Wickelbreite bei dieser
Zylinderwicklung, Fig. 5 die Abwicklung einer Rhombenformt welche alternativ zu
den Fig. 3 und 4 fur die Zylinderwicklung des Läufers einer solchen elektrischen
Maschine verwendet werden kann, Fig. 6 eine der Fig, 4 entsprechende Schenadarstellung
zur Veranschaulichung der Gewinnung dieser Rhorbenformt Figo 7 eine der Fig,2 2
entsprechende Perspektivansicht des Laufers der in Fig, 10 gezeigten elektrischen
Maschine gen0 der vorliegenden Erfindung, FigO 8 die in Fig. 7 eingekreiste Einzelheit
A in vergrößertem Maßstab, Fig, 9 eine Schnittansicht nach der Linie X-X in Fig,
8 und Fig. 10 einen Längsschnitt durch eine kernlose elektrische Maschine gen. der
vorliegenden Erfindung.
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Die kernlosen elektrischen Maschinen der vorliegend interessierenden
Art haben gewöhnlich ein im wesentlichen topfförmiges Joch 1, das aus einem magnetischen
Material besteht und den Ständer S der Maschine bildet. An diese. Joch 1 ist mittels
eines Isolierstuckes 2 ein zylindrischer Dauermagnet 3 befestigt, der zu dem Joch
1 hin von einem zylindrischen Luftspalt 8 umgeben ist, welcher einen ebenfalls i
wesentlichen topfförmigen Laufer R aufnimmt. Der Läufer R umfaßt eine zylindrische
Wicklung 7, die an einer Isolierplatte 6 angeordnet ist und bei allen bis jetzt
bekannten Maschinen eine elektrische
Verbindung mit einen zentral
angeordneten Kollektor 4 hat. Die Platte 6 und damit der Läufer R hat eine zentrale
StUtz- bzw. Lagerwelle 5, die an dem Ständer S in zwei Drehlagern 9 gelagert ist,
die in das Befestigungsstück 2 fUr den Dauernagneten 3 endseitig eingefUgt sind0
Mit den Kollektor 4 hat eine Stromzuführung in der Form von Bürsten 10 Verbindung,
die an einem das offene Ende des Jochs 1 abschließenden Schutzdeckel befestigt sind0
Bei den bekannten Maschinen sind nun alle einzelnen Segmente oder Laellen des Kollektors
4, die in einer der Polzahl der Maschine gleichen Zahl vorhanden sind, Uber eine
jeweils zugeordnete Anschlußplatte 11 an entsprechende Leiterdröhte 12 der Zylinderwicklung
des Läufers R angeschlossen0 Die einzelnen AnschlUsse sind dabei durch Schweiß-
oder Lötverbindungen geschaffen, wofür es bei der Herstellung eines solchen Läufers
erforderlich ist, die Leiterdröhte 12 der Wicklung 7 an deren einem Ende an den
Stellen herauszuziehen, die geradzahligen Bruchteilen der Zahl der insgesamt vorhandenen
Windungen der Wicklung 7 entsprechen0 Sind also beispielsweise 5 Pole bei insgesamt
n-Windungen der Wicklung 7 vorhanden, dann mUssen diese Leiterdröhte 12 an allen
n/5-Stellen der Windungen aus der Wicklung herausgezogen werden, um an die entsprechenden
fUnf Anschlußplatten 11 beispielsweise angelötet und damit weiter an die entsprechenden
fUnf Segmente oder Lamellen des Kollektors 4 angeschlossen zu werden, Es sollte
hierdurch klar werden, daß die Herstellung eines solchen Läufers ziemlich aufwendig
ist wobei hierzu noch einzubeziehen ware, daß die Wicklung, Uber die gesamte Wickelbreite
gesehen, entweder die in den Figuren 3 und 4 gezeigte Diagonalforn oder die in den
Figuren 5 und 6 verdeutlichte Rhonbenform haben kann. Beide
Wickelforeen
21 eignen sich auch zur Verwendung bei der erfindungsgenäßen Ausbildung einer solchen
kernlosen elektrischen Maschine, die nachfolgend unter Hinweis auf die Figuren 7
bis 10 näher erldutert wird.
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In Fig. 7 ist ein ebenfalls etwa topfförmiger Läufer R gezeigt, der
eine zylindrische Wicklung 21 der Wickelform gemO Fig. 3 hat. Am einen Ende der
Zylinderwicklung 21 ist ein erhabener Leiterbereich 22 ausgebildet, indem dort Uber
den gesamten Umfang der Wicklung die Isolierbeschichtung von dem Leiterdraht abgekratzt
ist, also dort, wo der Leiterdraht von diesem Ende der Zylinderwicklung zu rück
zu deren anderem Ende gefuhrt ist. Mit diesem erhabenen Leiterbereich 22 sind zwei
BUrsten 23 und 24 in SchleifberUhrung gebracht, doh. dieser erhabene Leiterbereich
Ubernimmt damit praktisch die Aufgabe des Kollektors bei den bekannten Maschinen,
indem er eine direkte Verbindung zwischen der durch diese BUrsten bereitgestellten
Stromzufuhrung und den einzelnen Leiterfeldern der Zylinderwicklung bereitstellt.
Wie hierbei aus der vergrößerten Darstellung gem. Fig, 8 hervorgeht, kann fUr eine
ausgeprägte Ausbildung dieses erhabenen Leiterbereichs vorgesehen sein, die Zylinderwicklung
21 an dieser einen Umfangskante flach anzuschleifen, was dann auch gleichzeitig
die weitere Möglichkeit ergibt, diesen Leiterbereich mit einem verschleißfesten
Metall zu beschichten, um so fUr die SchleifberUhrung mit den BUrsten 23 und 24
eine entsprechend große Stabilisierung und eine längere Lebensdauer zu erhalten.
Als geeignete Metalle fUr eine solche Beschichtung oder Plattierung eignen sich
Palladium, Gold, Rhodium und deren Legierungen, wobei als Grundlage fUr eine solche
Beschichtung einer Schichtstärke von etwa 3 Mikrons eine Nikkelschicht einer Schichtstdrke
von etwa 7 Mikrons gewählt werden
kann. In den Querschnitt gen.
Fig. 9 ist nit 28 eine solche Metallschicht angedeutet, die hierbei auf die abgeschliffene
Oberfläche des in übrigen noch nit einer Isolierbeschichtung 27 versehenen Leiterdrahtes
26 aufgebracht ist.
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Wie aus Fig. 10 hervorgeht, kann die erfindungsgenöße Maschine ii
Ubrigen proktisch dieselbe Ausbildung haben wie alle bekannten Maschinen dieser
Art. Es ist also auch hier ein zylindrischer Dauermagnet 31 vorhanden, der nittels
eines Befestigungsstuckes 30 an den umgebenden Joch 29 gehalten wird, wobei im dazwischen
ausgebildeten Luftspalt 32 der Laufes R angeordnet ist. Der Läufer R umfaßt eine
Grundplatte 33, an welcher die hier mit 35 bezeichnete Zylinderwicklung angeordnet
ist und welche über eine zentrale Lagerwel le 34 in zwei Drehlagern 36 gelagert
ist. Die Lager 36 sind an den beiden Enden des BefestigungsstUckes 30 angeordnet.
Mit der Zylinderwicklung 34 respektive deren erhabene Leiterbereich 22 steht eine
aus BUrsten 35 gebildete Stronzufuhrung in Verbindung, die nach außen Uber einen
das Joch 29 abschließenden Deckel 38 Verbindung hat.