DE1814983A1

DE1814983A1 - Permanentmagnet-Elektromotor

Info

Publication number: DE1814983A1
Application number: DE19681814983
Authority: DE
Inventors: Seaburg Duane Merrill; Maher William Michael
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1967-12-18
Filing date: 1968-12-16
Publication date: 1969-07-10
Also published as: NL6818210A; GB1195659A; CH489130A; US3489937A

Description

Permanentma «nt-Elektronotor Die Erfindung betrifft einen Permanentmagnet-Elektromotor mit in einer innen zylindrischen Schale aus magnetisch leitfähigem Material angeordneten permanentmagnetischen Polstücken in Gestalt längs der Innenumfangsfläche der Schale angeordneter, den Anker ungebender, zylindrischer Magnetsegmente, die durch von der Schale aus nach innen ragende Anschlagmittel in der Längsrichtung fixierbar sind und denen ein um eine LEngsachse in der beidseitig durch unmagnetische Endkappen verschlossenen Schale drehbar gelagerter Anker zugeordnet ist, Die Verwendung keramischer Permanentmagnete hat interessante Möglichkeiten zum Einsatz solcher Magnete als Polstücke in Elektromotoren und insbesondere in Elektrokleinm.otoren eröffnet, wobei Jedoch das Problem der Halterung dieser Magnete auftritt. Es ist bekannt, die Magnete in der aus magnetisch leitfähigem Material bestehenden ring- oder zylinderförmigen Schale dadurch festzulegen, daß die Magnete an der Schale festgeklebt werden;oder Metallfederklammern verwendet werden, durch die die Magnete gegen die Innenfläche der Schale gedrückt aterden, wobei verschiedene Formen von Klammern bekannt sind, um die Magnete im zusammengebauten Zustand lagerichtiE in der Schale zu halten. Mit Ausnahme der Schale und der Magnete selbst sind die Einzelteile hierbei in der Regel aus nichtmagnetischem rlaterial, was gewisse Schwierigkeiten mit sich bringt, Ziel der Erfindung ist es, einen Elektromotor der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Eisengestell sich durch eine verringerte Anzahl von Einzelteilen auszeichnet, während gleichzeitig die Montage des Motors und des Eisengestelles wesentlich vereinfacht sind, Zu diesem Zwecke ist der erfindungsgemäße rtotor dadurch gekennzeichnet, daß an den Endkappen in der Längsrichtung in die Schale hineinragende Keilstücke angeordnet sind, durch die die Magnetsegmente radial gegen die Innenwandung der Schale und in der Lngsrichtung der Schale fixierbar sind. Zweckmäßig ist es, wenn die Magnetsegmente, wie dies im allgemeinen Ublich ist, einander paarweise gegenüber liegend, längs der Innenumfangsfläche der Schale angeordnet sind. In diesem Falle wird die Anordnung mit Vorteil derart getroffen, daß die Magnetsegmente zumindest teilweise mit zwischen benachbarten Längskanten freibleibenden Schlitzen in Abständen längs des Innenumfangs der Schale verteilt angeordnet sind, und die Keil stücke in die Schlitze von den Enden her eingreifen, Die Schale weist zur Erleichterung der Montage zweckmäßigerweise in der Nähe einer ihrer Stirnflächen den einzelnen Magnetsegmenten zugeordnete, nach innen vorragende Anschläge in Gestalt eingedrflckter Wandungsteile auf, durch die die Längsbewegung der rlagnetsegmengte in einer Richtung bezüglich der Schale begrenzbar ist.
Bei dem neuen Elektromotor ersetzen die beiden unmagnetischen Endkappen mit den daran angeordneten Teilstücken eine ganze Reihe sonst erforderlicher Einzelteile, deren Funktionen somit von sehr wenigen Teilen wahrgenommen werden, wobei gleichzeitig die Montage wesentlich vereinfacht wird, Es ergibt sich somit ein erheblich verringerter Kostenaufwand fUr die Herstellung der neuen Motoren.
Weitere vorteilhafte Merkmale und Eigenschaften der erfindungsgemäßen Elektromotoren ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines AusfUhrungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Motors.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegen standes der Erfindung dargestellt, Es zeigen: Figur 1 den Ständer eines Elektromotors gemäß der Erfindung in perspektivischer Explosionsdarstellung unter Weglassung einzelner Teile, Figur 2 den Ständer eines Elektromotors gemäß der Erfindung in zusammengebautem Zustand in einer Seitenansicht, teilweise aufgebrochen, Figur 3 den Ständer nach Figur 2, geschnitten längs der Linie 3-3 der Figur 2 in einer Seitenansicht und Figur 4 den Ständer nach Figur 2 mit eingesetztem Rotor, geschnitten längs der Linie 4-4 der Figur 2 in einer Seitenansicht.
In Figur 1 sind die Hauptteile bzw, -elemente des Feldteiles, d. h. des Ständers eines Permanentmagnet-Kleinmotors dargestellt, wie er für Kleingeräte und dgl, Verwendung finden kann, Grundsätzlich kann dieser Aurbau für Motoren beliebiger Große verwendet werden, doch soll hier im folgenden ein Kleinmotor als Ausführungsbeispiel erläutert werden. Bei einem solchen tlotor ist eine dünne zylindrische Magnetfeldschale 10 geeigneter L'nge und Wandstärke vorgesehen, in der ein geblechter Anker oder Rotor 12, der in Figur 4 dargestellten Art in der üblichen Weise drehbar gelagert ist, Der Ständer des Motors ist mit mehreren Permanentmagneten 14 versehen, die im vorliegenden Falle als zwei zylindrische oder halb röhrenförmige Segmente ausgebildet sind, welche vorzugsweise Jeweils gegenüberliegend rings um den Ankerumfang herum an der Schaleninnenwandung in der aus Figur 1 ersichtlichen Weise angeordnet sind. Bei den Magneten hann es sich um bekannte keramische Permanentrnagnete oder entsprechende Magnete handeln, Die Magnete sind derart ausgebildet, das sich zwischen benachbarten Randkanten Schlitze 16 Jeweils gewünschter Breite ergeben. Um die Magnete in der Längsrichtung lagerichtig festzustellen, sind an der Schale etwa an einem Schalenende nach innen vorragende Anschlagnittel vorgesehen, die zweckmäßigerweise in Gestalt gegenüberliegend angeordneter, eingedrückter Teile 18 geformt sein können, welche an den Stirnseiten der Magnete anliegen und deren nach-links gerichtete Bewegung - bezogen auf Figur 1 -begrenzen.
Zur Schaffung einer Lagerung für den Rotor@12 sind zwei unmagnetische Endkappen 20 22 vorgesehen. Diese können über mittig angeordnete Lager, wie etwa das Lager 24, verfügen, in denen die Welle 26 des Rotors drehbar gelagert ist, so daß dieser innerhalb des Ständers um eine Längsachse umlaufen kann.
Um eigene Keilstücke, Abstandsteile oder Klammern zu vermeiden, können die Endkappen mit Keilstücken 28 versehen sein, die zweckmäßigerweise einander gegenüberliegend und von gleicher oder unterschiedlicher Größe an den Endkappen unmittelbar angeformt sind und von diesen aus sich in der Längsrichtung vorragend erstrecken, wie dies in Figur 1 vernaschaulicht ist. Um die Keilstücke 28 zur lagerichtigen Festlegung der Magnete verwenden zu können, sind die Endkappen im Bereiche der Keilstücke nit einen abgesetzten Teil ausgebildet, so daß die Keilstücke von den Enden her in die Schale hineinragen innen, wie dies aus Figur 3 zu ersehen ist, Die Keilstücke 29 greifen hierbei in der Längsrichtung in die Schlitze 16 ein, so daß die Magnetsegmente 14 radial gegen die Innenfläche der Schale 10 festgelegt werden. Wie aus rilgur 1 zu ersehen, legen hierbei die an der Kanne 22 vorgesehenen Keilstücke 28 die Magnetsegmente 14 in der von den Anschlägen 18 wegweisenden Längsrichtung fest. erden die Endkappen aus einen geeignetem nichtmagnetischer Metall oder Kunststoffmaterial etwa einem Phenolkunststoff hergestellt, so können die Keilstücke 20 in einfacher, zweckmäßiger Weise einstückig mit den Endkappen ausgeformt erden, obwohl natürlich auch getrennte und an den Endkappen befestigte Keilstücke denkbar sind.
Die in Figur 1 an der Endkappe 20 vorgesehenen Portsätze 30 dienen zur Verbindung des Motors mit dem von ihm angetriebenen tlechanlsmus; sie bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung, können Jedoch ebenfalls als eSnstückig angeformter Teil der Endkappen ausgebildet sein, Um eine gewünschte Lage der Magneten innerhalb der Schale 10 zu gewährleisten, können die Endkappen miteinander gegenüberliegend angeordneten Vorspriingen 32 versehen sein, die in entsprechende Ausnehmungen 34 der Schale eingreifen und damit die Schale und die Endkappen in bestimmter gegenseitiger Lage feststellen, womit die Magneten i4 bei der Montage gleich in einer Arbeitsgang mit estrelegt sind, Die Endkappen 20, 22 sind zweckmäigerweise mit Schraubenmitteln 36 in Gestalt von Schraubenbolzen miteinander verbunden, die sich in der Längsrichtung durch die Keilstücke 28, d@ Schlitze 16 und sodann die Jewells gegenüberliegende Endkap @ erstrecken, wo sie in geeigneter Veise verankert sind.
Der neuartige Ständeraufbau gestattet es, die Permanent magnete 14 vor dem Zusammenbau zu magnetlsieren, sie sodann gegen die Anschläge 18 anliegend in die Schale 10 einzuschieben, worauf die unmagnetischen Kappen 20, 22 eingefügt werden, deren Keilstücke 2R die Magnete 14 c@dnungsgemäß ausrichten und halten, Hierauf wird der ganze Aufbau mittels der Vorsprünge 32 und der Ausnehmung 34 in der Umfangsrichtung verriegelt, worauf anschließend die Bolzen 36 im Rahmen einer einfachen Montagehandlung eingefügt werden, so daß die Magneten durch die an ihren beiden Enden auftretende Keilwirkung in einfacher weise sowohl in axialer als auch in radialer Richtung festgelegt sind.
In Vorstehenden wurde lediglich eine bevorzugte Ausffthrungsform des Gegenstandes der Erfindung beschrieben, die selbstverständlich den Erfindungsgedanken, welcher iner Reihe von Abwandlungen und Aus gestaltungen fähig ist, nicht beschränken soll. Wenn in diesem Zusammenhang von "Ständer" oder "Rotor" die Rede ist, so soll dadurch lediglich für das vorliegende Ausführungsbeispiel ino Aussage über den sich in Raume drehenden Teil gemacht werden. Selbstverständlich hängt es von der Jeweiligen Verwendung und Konstruktion des Motors ab, welcher Teil tatsächlich im Raume umläuft,

Claims

Patentansprüche 1. Permanentmagnet-Elektromotor mit in einer innen zylindrischen Schale aus magnetisch leitfähigem Material angeordneten permanentmagnetischen Polstücken in Gestalt längs der Innenumfangsfläche der Schale angeordneter, den Anker umgebender, zylindrischer Magnetsegmente, die durch von der Schale aus nach innen ragende Anschlartmittel in der Längsrichtung fixiert sind und denen ein um eine Längsachse in der beidseitig durch unnagnetische Endkappen verschlossenen Schale drehbar gelagerter Anker zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daf an den Endkappen (20, 22) in der Längsrichtung in die Schale (10) hineinragende Keilstücl.e (28) angeordnet sind, durch die die Magnetsegmente (14) radial gegen die Innenwandung der Schale (10) und in der Längsrichtung der Schale (ion) fixierbar sind.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daft der Anker (12) beidseitig in den Endkappen (20, 22) relagert und die Keilstücke (2P) als einstückig angeformte Teile der Endkappen ausgebildet sind.
3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die iiagnetsegmente (14) zunindest teilweise mit zwischen benachbarten Längskanten freibleibenden Schlitzen (16) in Abständen ltngs des Innenumfanges der Schale (10) verteilt angeordnet sind und die Keilstücke (29) in die Schlitze (16) von den Enden her eingreifen,
4. Motor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkappen (20, 22) mit der Schale (10) zusammenwirkende und die Endkappen in Umfangsrichtung bezüglich der Schale (10) lagerichtig, fixierende Vorsprünge (32) aufweisen.
5. rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (10) in der Mähe einer ihrer Stirnfltichen den einzelnen Magnetsegmenten (14) zugeordnete, nach innen vorraGende Anschläge in estalt eingedrückter Wandungsteile (18) aufweist, durch die die Längsbewegung der Magnetsegmente (14) in einer Richtung bezilglich der Schale begrenzbar ist,
6. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkappen (20, 22) einen in die Schale (10) eingreifenden Teil (Figur 3) aufweisen und die Keilstücke (28) ) an diesem in die Schale (In) hineinragenden Teil angeordnet sind,
7. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkappen (20, 22) durch die Keilstücke (28), die Schlitze ( 16 ) und zumindest eine Endkappe durchdringende Schraubenmittel (36) riteinander verbunden sind.

L e e r s e i t e