DE1488743A1 - Umlaufende elektrische Maschine mit hohler Welle - Google Patents

Description

• Umlaufende elektrische Maschine mit hohler Vielle. Die Zuordnung umlaufender elektrischer Maschineri zu Regelsätzen» die Gewinnung elektrischer Steue:#grössen an umlaufenden Aggregaten und andere Fälle der Energieumsetzung mittels einer'Kombination von umlaufenden me.chanischen oder.elektriaohen Maschinen erfordert ptäzise Maaan4hmen für ein gegenseitiges Festlegen der Ständer und Läufer. In bekannter weise werden deshalb zwei oder mehrere Xaschinen auf einen' gemeinsamen Rahmen gesetzt oder durch--Plansche verbunden und-die Drehxomente durch ±ormachlüssige oder flexible Bauelemente übertragen.. I p Der Vorteil der Erfindung besteht*daring dass die Maschine au. #..fellen anderer Maschinen in einfachster.Weise montiert werden kanng der Ständer keine Rahmen- oder Flanschbefestigung erfordert und der Läufer kein besonderes Kupplungselement zur Drehmortent-Ubertragung benötigt. Die Halterung des Ständers wird nur durch eine Drehbewegung gestattende Lagerung auf der Läufernabe und durch einfachste Mittel zur Wrhinderung eines Ständerumlaufes (z.B. einen aussermittigen axial herausragenden Haltebolzen) erreicht.
• Bei Verwendung von bekannten Stromabnahmevorrichtungen und Mitnahmeelementen für das Umlaufen an dem mit Wicklungen versehenen Ständer kann dieser zusätzlich zur Absolutdrehbewegung des Läufer*s eine eigene Absolutdrehbewegung besitzeh. Die Maschine kann als Motor oder Generator in allen Arten bekannter e-lektrodynamischer Maschinent vorzugsweise als Kleinmaschinen, im besonderen als Eilfsmaschine in der Steuer- und Regeltechnik', ausgeführt werden. Bei der erfindungsgemässen Maschine wird die Aumbildung und rräzise Bearbeitung von Planschverbindungen oder das aufwendige Justieren zugeordneter Maschinen auf einem gemeinsamen Rahmen zum Fluchten der Achsen eingespart. Auch der 'Jegfall von DrehrLomentkupplungen ist von Vorteil, besonders bei Ausführung der erfinüungsgemässen Maschine als Kleinmaschin#. Es können z.B. in diesem Fall ein oder zwei zur Sicherung der axialen Lage verwendete Pederhaft- oder Klemmelemente gleichzeitig der Drehmomentübertragung dienen. Bei axial kurzer Bauweise könnent Z.B. zu Steuer- oder Regelzwecken auch mehrere Einheiten der erfindungs."-emässen Maschine auf Igellen oder -enden anderer Maschinen (zu steuernder Antriebmaschinen) ohne konstruktive oder Montage-Schwierigkeiten aufgereiht werden'. Man hat damit z.B. die Möglichkeit, mehrere dieser Maschine n einem bestimmten Regelpro6r2mm entspreohend zu kombinieren und sie bei Gehäuse erspart Bauvolumeng Gewicht und Herstellkosten der Anlage. Ausserdem gestattet es die Verwendung von.Lia#;netläufern und Ständer-Einzelsystemen verschiedener Polzahl sowie die wahlweise Verkettung oder Entkopplung.der einzelnen magnetischen Flüsseg die Kurvenform der abgegebenen Spannung durch von Einzelspannungen verschiedener Frequenz und Amplitude weitgehend zu beeinflussen. Von den,verschiedenen möglichen Ausführungssystemen der erfindungegemässen Maschine als Klei.ngenerator oder Kleinmotor bietet sich fär die hier zu bevorzugende axial kurze Bauweise im besonderen eine Viechseletromausführung, bestehend aus einem Dauermaenetläufer und einem bewickelten Ständerpo#1system an. So gestaltet liefert die Maschine als Synchrongenerator eine Wechselspannung mit exakt drehzahlproportionaler Frequenz. Besitzt die Laschihe mechanischeg elektrische oder magnetische Einrichtungen bekannter Art, welche eine definierte Anlaufrichtung festlegen,'so ist sie als Synchron-Motor (Langsamläufer) oder, bei Impulssteuerun,# der zugeführten* elektrischen Leistungp als Sch:httmotor verwendbar. Eine beispielsweise Ausführungeform der Erfindung teigt die Pig.1, Als SynChron-Kleirunaschine weist die Anordnung einen auf einer Buchse 1 befestigten ringförmigen umfangemagnetischen Dauermagneten 2 auf, dem ein KlauenpoleYstem 3 mit Ifficklung 4 gegenübersteht* Das aus magnetis oh leitfähigem Material geformte Gehäuse 5 bildet sowohl die Aufnahme fÜr das Ständersystemp als auch den Aussenteil der Drehlagerung des-Läufers und ist gleichzeitig Teil des magnetischen 2fades. Der Durchlaso der Buchse dient einer Montage der Maschine mittels Schiebesitz. Die konzentrischen Nuten 8 an den beiden Buchsenstirnseiten nehmen Wellenhaft:#inge zum axialen Festlegen-des Sys-. temes auf. Sie enthalten sektorförmige Nocken 6 zur Drehmomentüber,-tragung mittels derselben vorgenannten Wellenhaftringe.'Das Gehäus 1 0 trägt einen axialen Bolzen 7 zur Verhinderung den Umlaufens-Die ölspeicherung zur Schmierung der Lagerstellen wird durch Ausführung der Läuferbuchse aus Sinterwerkstoff und durch.zu(3ätzhohe Öldepote 9 er-reicht. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Pig. 2 dargestellt. Diese zeigt die Kombination mehrerer Einzelsysteme zu einer Mehrfachanordnung in einem Gehäuse und mit gem;insamer Lagerung. Zusätzlich zu den schon #n Fig. 1 beschreibenen Teilen enthält.diese Ausführung magn etisch nicht leitende Trennzonen 10 'und 11, durch deren Dimensionierung der Verkettungs- bzw. Entkopplungsgrad der magnetischen Plüsse de*reinzelnen Systeme beeinflusst werden kann. Pig, 3 zeigt die beispielsweise Verwendung der erfindungogemäasen Maschinen, unabhängig von Bauelementen zur Drehmomentübertragungt die zweckmäaeig nahe den Lagern angeordnet sind. Können auch eine oder mehrere erfindungsgemässe Maschinen 5 zusätzlich auf den Wellenenden angereiht werden, deren*einfache Montage das Auawochseln der anderen Bauelemente kaum behindert* e.' S oll die Drehzahldifferenz zwischen Ei:ügangs- und Ausgangewelle eines stufenlosen Getriebes, z»B. einep hydraulischen Drehmomentwandlers in eine proportionale elektrische Grösse übergeführt werden, so lässt sich die erfindungegemässe Maschine als Drehzahlgeber vorteilhaft entsprechend Pig. 4 ausbilden. Ist z.Bo die Hauptwelle 12 des Getriebes hohl ausgeführtg ag kann ihr Drehmoment mittels eines gabelartigen Verbindun8agliedea 13 auf das Gehäuse des 1)rehzahlggbers 5 und von dort über ein weiteres WellenstUck 14 an die zu treibenderi Bauteile Übertragen werden. Drehzahlgebers umlaufeng wird die Spannung des Drehzahlgebers über Sc#leifkontakte 16 und 17 abge nommen. Sein Gehäuse besitzt Einrichtungen zur Befestigung der Drehmom.zntUbertragungegliedee Und ist entsprechend widerstandsfähig dimensioniert, Eine der EineatzmÖglichkeiten der erfindungegemässen Maschine als Teil einer Regeletrecke (Drebzahlgeber) ist aus Pig.5 ersichtlich'. Mit Hilfe eines Drehzahlgebers auf der Ausgangswelle 0 eines Getriebes mi*U- veränderbarer Libersetzung gewinnt man eine drehzahlproportionale Spannung, die nach Amplitude und Frequenz mit den Spannungen oder Frequenzen eines oder mehrerer Drehzahlgeber auf der Motorwelle (Getriebeei,ngangewelle) verglichen werden kann. Über 2ollwertvergleich, Verstärker und Stellglied wird die Übersetzung des Getriebes beeinfluagt und damit die Regeletrecke .geschlossen,

Claims (2)

1. PatentanerrLichei- Umlaufende elektrische Maschine mit hohler Welleg gekennzeichnet durch die Ausbildung der Hohlwelle als 'itellendurchlaso mit lauf-, Schiebe- oder Preßsitz zur rahmen- und flanschlosen Anbringung der kaschine auf Wellen oder Achsen anderer umlaufender Maschinen und durch die Gestaltung des äusseren, im übrigen befestigungsfreien kaschinenteiles zur mittelbaren oder unmittelbaren Lagerung der relativ gegeneinander drehbaren Maschinenteile sowie durch Halte- oder IL:-itnahmeeinrichtungen an den geleneinander drehbaren klaschinenteilen.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die wahlweise (vertauschbare) Ausführung der beiden -,;egeneinander drehbaren CD .Maschinenteile als ttStändertl und Läufer" wobei jeder oder nur ein Teil eine eigene Absolutdrehzahl aufweist und entsprechende Mittel zur Drehmoment- und Stromübertragung besitzt. 3. Maschine nach Anspruch 1 und 2x ausgeführt als Wechselstrommaschinep gekennzeichnet durch eine Mehrfach' anordnung der Stänjeraysteme mit magnetisch getrennten Läufersystemen für jedes ßtändereystem oder einem gemeinsamen läufersyptem für alle Ztänderayeteme mit getrennten magnetischen Pfaden für jedes Ztändersystem oder Z..it gekoppelten magnetischen Pfaden der verschiedenen Ständersysteme zur Ausbildung bestimmter Kurvenformen der abgegebenen -Spqnnung durch Überlagerung von magnetischen Flüssen von uhterschiedlicher Grögee und Frequenz* 5. Maschine nach Anspruch 1 bis 49 gekennzeichne.t durch Mittel am Ständer und/oder Läufer zur Justage der abgehenden Spannung. 6. Maschine nach Anspruch 1 bis 59 gekennzeichnet durch die wahlweise,Verwendung aller Ausfiihrungsformen einer Gleit- oder Wälzlagerung,. im besonderen einer wartungefreien Sintermetalllagerung. klaachine nach Anspruch 1 bis 69 vorzugaweise-als Kleinmaschineg gekqnnzeichnet durch die axiale Halterung und Drehmitnahme der ;tiit Schiebesitz auf der Welle einer anderen umlitufenden Maschine angebrachten Maschine mittels desselben ein- oder beidseitig der Maschine auf der vielle der anderen umlaufenden Maschine sitzenden Pederhaft- oder Klemmelemente's (z,B, Pederring, Stellring usw,) unter Vermeidung von Welleneinstichen. 8* Maschine nach Anspruch 1 bis 79 gekennzeichnet durch die Ausbildung des Gehäuses aus magnz#tisch leitfähigem Material# sowohi als Teil der magnetischen Wade-als auch als Teil der Lagerung des Maschinenrotors. 9. Maschine nach Anspruch 1 bis 89 vorzugsweise als Kleinmaschineg gekennzeichnet durch ein aus Bleoh-gezogenee Gehäuse, wobei auch der gehäuseseitige Teil der Gleitlagerung im Ziehverfahren hergestellt ist. 10. Maschine nach Anspruch 1 bis 99 gekennzeichnet durch die Ausführung als 2- oder mehrpoliges Klauexipoloystem mit- *einem Permanentmagnetläuf er. 11. Maschine nach Anspruch 10p gekennzeichnet durch die Anbringung von mechanischen, elektrischen oder magnetischen Mitteln zur eindeutigen Definierung'der Drehrichtung bei Verwendung der Manobine als schrittmotore 12. Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch geringe axiale Baubreite zur Ermöglichung der Anreibung weiterer eauteile * (z..B. Riemenscheibeng Lüfterräder) auf demselben# die Maschine tragenden Wellenende bzw. Aohestummel oder/und dee Anreihüng weiterer Näschinen.