DE3835474A1 - Elektrische rotationsmaschine und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Rotationsma­ schinen, speziell auf Elektromotoren bzw. Schrittmotoren, deren Rotor sich in diskreten (einzelnen) Schritten dreht, und auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Motoren. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Schrittmotor mit einem Rotor, dessen Durchmesser mindestens 60% des Motordurchmessers beträgt, um damit ein erheblich größeres Drehmoment als herkömmliche derartige Motoren einer ent­ sprechenden Größe zu liefern.

Die Verwendung mehrerer Feldwicklungen bei einem einzigen Vollpol-Rotor in einem Schrittmotor ist an sich bekannt (vgl. US-PSen 42 41 270 und 42 74 026). Zur Verhinderung einer Radialverschiebung des Stators in der Motoranordnung sind Statorpolstücke bisher so ausgespart worden, daß ein­ ander benachbarte Statorpolstücke mit Reibung bzw. kraft­ schlüssig miteinander gekoppelt oder verblockt sein können. Beispiele für derartige Motoren sind in den US-PSen 43 33 026 und 34 95 113 beschrieben. Diese Veröffentlichungen berücksichtigen jedoch nicht eine beliebige Zahl einzelner Statorphasenanordnungen mit einer Vielzahl von Statorpol­ stücken und einem ausgesparten Magnet-Feldring (field ring) zur gegenseitigen Kopplung oder Verblockung. Es wäre daher vorteilhaft, mehr als zwei Statoranordnungen jeweils verschiedener Phase miteinander verbinden (to link) zu können, so daß der Motor in oder mit mehr als zwei Phasen arbeiten kann. Zudem wäre es wünschenswert, eine Schrittmotoranordnung oder -konstruktion zu schaffen, bei welcher gleichartige Teile zum Vorsehen von mehr als zwei Phasen unter entsprechender Senkung der Werkzeug­ kosten verwendet werden können.

Die Erfindung ist nun im Hinblick auf die geschilderten Probleme entwickelt worden zwecks Schaffung einer durch­ führbaren und wirtschaftlichen Lösung derselben.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer elek­ trischen Rotationsmaschine bzw. eines Schrittmotors, bei der bzw. dem mindestens zwei Statorpolstücke verschie­ dener Phasen so miteinander verbunden sind, daß der Schrittmotor mit mehr als zwei Phasen zu arbeiten vermag, sowie auch die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines solchen Schrittmotors.

Dieser Schrittmotor soll dabei aus mehreren Statorphasen­ anordnungen oder -baugruppen mit jeweils zwei Polstücken, die eine Öffnung für eine Drahtwicklung bilden, und wei­ terhin mit einem ausgesparten und geschlitzten Feldring (field ring) bestehen, wobei die einzelnen Statorphasen­ baugruppen relativ zueinander verblockt (interlocked) sind.

Dieser Schrittmotor soll dabei auch identische Einzel- Phasenbaugruppen aufweisen, um dadurch die Werkzeugkosten zu senken und die Fertigung zu vereinfachen.

Zudem soll dieser Schrittmotor an jeder Statorpolbaugruppe Aussparungen (notches) aufweisen, mit denen eine einwand­ freie Phasenbeziehung zwischen den Polplatten in einer Baugruppe sowie zwischen benachbarten Baugruppen her­ stellbar ist.

Die genannte Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale sowie die Maßnahmen nach Pa­ tentanspruch 14 gelöst.

In bevorzugter Ausführungsform weist die Rotationsmaschine einen ringförmigen Dauermagnet-Rotor mit um seinen Umfang herum angeordneten Rotorpolen (jeweils) abwechselnder Polarität auf. Dabei sind eine oder mehrere Außenstator- Phasenanordnungen oder -baugruppen vorgesehen, die je­ weils zwei Statorpolstücke einer ringförmigen Ausgestal­ tung aufweisen, von denen jedes beabstandete, axial ver­ laufende Statorpole längs seines Außenumfangs, in Magnet­ fluß- oder -feldbeziehung zum Rotor, aufweist. Die Sta­ torpole des einen Polstückpaars sind von entgegengesetzter Polarität, und sie sind mit den Statorpolen des betreffen­ den anderen Polstücks (fingerartig) verschachtelt. Ring­ förmige Erregereinrichtungen sind den Gesamtumfang des Rotors umschließend und praktisch vollständig innerhalb des Ringraums zwischen dem Statorpolstückpaar und einem (runden) Magnet-Feldring zur Erzeugung eines Magnetfelds in den ausgeprägten oder Schenkel-Statorpolen des Pol­ stückpaars angeordnet. Der Feldring weist eine Vielzahl von Aussparungen und Vorsprüngen auf, die von den Seiten­ kanten oder -rändern seiner Außenumfangsfläche abstehen und welche es ermöglichen, daß identische Außen-Stator­ phasenbaugruppen verschiedener Phasen kraftschlüssig mit­ einander verblockbar sind, so daß damit eine in sich ge­ schlossene Motoranordnung, die mit mehr als zwei Phasen zu arbeiten vermag, geschaffen wird.

In bevorzugter Ausführungsform weist die Rotationsma­ schine bzw. der Schrittmotor auch einen Rotordurchmesser auf, der mindestens etwa 55% des Motordurchmessers be­ trägt, so daß die Rotationsmaschine damit ein wesentlich größeres Drehmoment liefert als herkömmliche Maschinen oder Motoren gleicher Größe.

In vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung enthält der Feldring zusätzlich in seinem Zentrum eine Reihe von Umfangsschlitzen, die jeweils zwei vorspringende Lappen oder Nasen an den betreffenden Polstücken aufnehmen. Der Feldring wird aus einem flachen Rohling (Werkstück) her­ gestellt, der um die montierten Polstücke herumgewickelt wird, um damit die Lappen in den Schlitzen zu positionieren und dadurch die Herstellung des Motors mit präzise ausge­ richteten Polstücken weiter zu vereinfachen.

Die benachbarten Außen-Statorphasenbaugruppen des Motors sind mit einem mechanischen Versatz entsprechend einer halben Statorzahnteilung (90 elektrische Grade bei einem Zweiphasenmotor) kraftschlüssig miteinander gekoppelt oder verblockt. Dieser Versatz dient zum Verschieben der Rich­ tung des den Rotor-Stator-Luftspalt passierenden Stator­ magnetflusses bzw. -felds (flux) während des Aufbaus des Magnetflusses beim Anlaufen. Diese Richtungsverschiebung aufgrund des verzögerten Aufbaus (start-up) des Stator­ magnetflusses der Statorpole verleiht demzufolge dem Mo­ tor eine einseitig gerichtete Start- oder Anlaufcharakteri­ stik, wie dies für den Fachmann auf diesem Gebiet offen­ sichtlich sein dürfte.

In spezieller Ausführungsform weist die Rotationsmaschine auch erste und zweite Anbau- oder Montageplatten auf, die jeweils mit einer Vielzahl von Schlitzen oder Ausnehmungen versehen sind, in welche von den Außen-Statorphasenbau­ gruppen abstehende Vorsprünge mit sicherem Halt einge­ setzt sind, um damit eine in sich geschlossene Anordnung aus dem Rotor und den Statorbaugruppen innerhalb der elek­ trischen Rotationsmaschine zu gewährleisten. Die eine An­ bauplatte ist mit einer Anzahl von Schraubenbohrungen ver­ sehen und mit deren Hilfe an einer beliebigen Stelle an­ baubar bzw. anflanschbar.

In spezieller Ausgestaltung besitzt die Rotationsmaschine einen mindestens etwa 55% des Motor(gesamt)durchmessers betragenden Rotordurchmesser, so daß sie etwa 40% mehr Drehmoment als entsprechende herkömmliche Rotationsma­ schinen bzw. Motoren liefert.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Er­ findung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine auseinandergezogene Darstellung einer Ro­ tationsmaschine bzw. eines Schrittmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Schritt­ motors nach Fig. 1, von der Rückseite her ge­ sehen,

Fig. 3 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2,

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwi­ schen Rotordurchmesser und Ausgangs-Drehmoment beim Schrittmotor nach der Erfindung und

Fig. 6 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene perspek­ tivische Teildarstellung zur Verdeutlichung eines Verfahrens zum Zusammensetzen bestimmter Bauteile bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

In den Fig. 1 bis 4 ist eine Rotationsmaschine, d.h. ein Elektro-Schrittmotor 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Obgleich die Erfindung ein wei­ teres Anwendungsgebiet besitzt, eignet sie sich speziell für einen Schrittmotor, d.h. eine elektrische Rotations­ maschine, bei welcher sich der Rotor in diskreten, d.h. einzelnen Schritten dreht.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 4 weist der Schrittmotor 10 einen Dauermagnet-Rotor 12 auf, der um seinen Außenumfang herum einen Satz von Dauermagnet-Rotor­ vollpolen (jeweils) abwechselnder Polarität aufweist. Ro­ tor-Vollpole (non-salient rotor poles) werden deshalb bevorzugt, weil damit verringerte Kosten für den Rotor im Vergleich zu einem solchen mit ausgeprägten Rotorpolen oder einzelnen, in einem ringförmigen, nichtmagnetischen Träger gehalterten Dauermagneten erzielbar sind. Der Dauermagnet-Rotor (im folgenden einfach als Rotor be­ zeichnet) 12 weist um seinen Außenumfang herum 12 Voll- Nordpole und 12 Voll-Südpole, d.h. insgesamt 24 Pole auf. Die Gesamtzahl der Rotorpole kann jedoch ersichtlicher­ weise eine beliebige gerade Zahl sein.

Der Rotor 12 wird von einem an seiner Innenfläche be­ festigten (vgl. Fig. 3) Rad (bzw. Nabe) 14 mit einer Bohrung 15 getragen, in welcher eine Rotorwelle 16 durch das Zentrum des Schrittmotors verlaufend festgelegt ist. An gegenüberliegenden Seiten 19 a und 19 b des Rads 14 sind jeweils Lagerbüchsen 18 a bzw. 18 b angeordnet, die kreis­ runde Bohrungen 20 a bzw. 20 b aufweisen, welche von der Rotorwelle 16 durchsetzt werden und die somit zur Halte­ rung der Rotorwelle 16 in ihrer zentrierten Lage inner­ halb des Motors dienen.

Der Schrittmotor 10 umfaßt mindestens eine, im wesent­ lichen konzentrisch um den Außenumfang des Rotors 12 herum angeordnete, eine ringförmige Ausgestaltung be­ sitzende Außen-Statorphasenbaugruppe 22. Bei der Aus­ führungsform gemäß den Fig. 1 bis 4 sind zwei derartige Statorphasenbaugruppen 22 und 22′ relativ zueinander ge­ koppelt bzw. verblockt. Wie noch näher erläutert werden wird, ermöglicht die Verblockungsfähigkeit dieser Außen- Statorphasenbaugruppen unterschiedlicher Phasen die Ver­ bindung von zwei oder mehr derartigen Statorphasenbau­ gruppen und somit den Betrieb des Motors mit zwei oder mehr Phasen. Da diese beiden Baugruppen, wie dargestellt, identisch und gegeneinander austauschbar sind, sind in den Figuren die Einzelteile der zweiten Baugruppe mit den­ selben Bezugsziffern wie für die erste Baugruppe, zuzüg­ lich eines angehängten Indexstrichs bezeichnet. Bei all­ gemeiner Bezugnahme auf Bezugszeichen, z.B. 22 und 22′, wird jedoch in der folgenden Beschreibung, sofern nicht anders angegeben, stets gemeinsam auf das Bezugszeichen 22 verwiesen.

Die beiden Außen-Statorphasenbaugruppen 22 umfassen je­ weils zwei napfförmige Stator-Polstücke 24 a und 24 b, die ihrerseits jeweils eine Grundplatte 25 a bzw. 25 b auf­ weisen. Jedes Stator-Polstück ist vorzugsweise mit 12 angeformten Statorzähnen (obgleich eine beliebige Zahl von Statorzähnen verwendet werden kann) versehen, die un­ ter einem rechten Winkel vom Innenumfang der jeweiligen Grundplatte abstehen. Die Stator-Polstücke 24 a und 24 b sind jeweils identisch ausgebildet, wodurch wirtschaft­ liche Vorteile bezüglich Fertigung und Ersatzteillagerung gewährleistet werden.

Gemäß Fig. 1 ragen die Zähne 26 a des Stator-Polstücks 24 a von der Grundplatte 25 a nach links, wobei der Zwischen­ raum oder die Lücke zwischen den Zähnen 26 a jeweils eine umgekehrt V-förmige Aussparung 27 a bildet. Die Zähne 26 b stehen von der Grundplatte 25 b des Polstücks 24 b nach rechts ab, wobei die Lücke zwischen benachbarten Zähnen 26 b eine V-förmige Aussparung 27 b bildet. Beim Zusammen­ bau werden die napfförmigen Polstücke 24 a und 24 b in ein­ ander zugewandter Lage zusammengesetzt, so daß die Zähne 26 a in die V-förmigen Aussparungen 27 b des Rotor-Polstücks 24 b und die Zähne 26 b des Rotor-Polstücks 24 b in die V- förmigen Aussparungen 27 a des Polstücks 24 a eingreifen.

Bei dieser Ausgestaltung legen die Polstücke 24 a und 24 b zwischen sich einen ringförmigen Raum zur Aufnahme einer Erregereinrichtung in Form einer ringförmig gewickelten Drahtwicklung 30 fest. Wie aus den Querschnittsansichten von Fig. 3 und 4 hervorgeht, befindet sich diese Wick­ lung 30 praktisch vollständig innerhalb dieses ringför­ migen Raums. Die Wicklung 30 wird über Zuleitungen 32 mit Einphasen-Stromimpulsen gespeist, wodurch die 12 Pole des Polstücks 24 a mit der einen Polarität und die 12 Pole des Polstücks 24 b mit der anderen Polarität magnetisiert wer­ den.

Für die sichere Halterung der Statorphasenbaugruppen 22 innerhalb des Schrittmotors 10 weist jede Baugruppe 22 einen Magnet-Feldring 34 auf, der eine Außenabstützung für die Baugruppe bildet. Zur Ermöglichung einer Ver­ bindung von mehreren Statorphasenbaugruppen 22, so daß der Motor 10 mit zwei, drei, vier, fünf usw. Phasen ar­ beiten kann, weist jeder Feldring 34 längs seiner beiden Umfangsränder 40 a und 40 b jeweils eine Anzahl von Vor­ sprüngen 36 und ausgesparten Ausnehmungen 38 auf. Bei richtiger Ausrichtung greifen die Vorsprünge 36 an der einen Seitenfläche 40 a des einen Feldrings 34 in die Ausnehmungen 38 in der zweiten Seitenfläche 40 b eines anderen Feldrings ein. Ebenso greifen bei entsprechender Ausrichtung die Vorsprünge 36 an der Seitenfläche 40 b des einen Feldrings 34 in die Ausnehmungen 38 in der Sei­ tenfläche 40 a eines anderen Feldrings ein. Aufgrund die­ ser Ausgestaltung können mehrere Feldringe innerhalb der Motoranordnung zu einem Stapel zusammengesetzt und kraft­ schlüssig miteinander verblockt werden, so daß jede Statorphasenbaugruppe 22 einer anderen Phase entsprechen kann und in jeder betreffenden Motoranordnung mehr als zwei Phasen vorgesehen werden können.

Jedes Stator-Polstück 24 a, 24 a′, 24 b und 24 b′ ist mit vier nach außen ragenden Lappen bzw. Nasen 39 a, 39 a′, 39 b bzw. 39 b′ versehen, die in derselben Ebene wie die betreffen­ den Grundplatten der Polstücke liegen, wobei die Lappen oder Nasen jedes Polstücks in (mechanischen) 90°-Ab­ ständen voneinander angeordnet sind. Wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, werden beim Zusammenbau des Motors die Lappen oder Nasen 39 a′ und 39 b an den inneren Polstücken 24 a′ und 24 b (Fig. 1) in gegenseitige Überlappung ge­ bracht und in die Öffnungen eingesetzt, die durch die nach innen weisenden Ausnehmungen 38 und 38′ der Feld­ ringe 34 bzw. 34′ gebildet sind. Die Lappen oder Nasen 39 a und 39 b′ der äußeren Polstücke 24 a bzw. 24 b′ werden auf ähnliche Weise in die nach außen weisenden Ausnehmungen in den Feldringen eingesetzt.

Aufgrund dieses Kopplungs- oder Verblockungsmerkmals sind die Stator-Polstücke jeder Statorphasenbaugruppe 22 (elek­ trisch) mit einem 90°-Schritt-Abstand von den Stator- Polstücken einer benachbarten Statorphasenbaugruppe ange­ ordnet. Durch diesen Versatz wird dem Schrittmotor in einer für den Fachmann offensichtlichen Weise eine ein­ seitig gerichtete Charakteristik verliehen. Außerdem wird durch den Versatz der Statorpolstücke eine Selbstanlauf­ eigenschaft gewährleistet.

Für den festen Anbau der Statorphasenbaugruppen 22 und der Rotorbaugruppe 12 im Schrittmotor sind vordere und hintere Montage- bzw. Anbauplatten 24 bzw. 46 vorgesehen. Die hintere Anbauplatte 46 umfaßt eine scheibenförmige Grundplatte 48 und eine von dieser nach innen ragende Lagerbüchse 50. Letztere ist mit einer Bohrung 52 (Fig. 2) versehen, in welcher die Rotor-Welle 16 zentral bzw. zen­ triert gelagert ist. Die hintere Anbauplatte 46 weist außerdem um ihren Umfang herum eine Anzahl von Nuten oder Ausnehmungen 54 auf, welche zur Aufnahme der Vorsprünge 36 eines der Feldringe 34 dienen, so daß damit die An­ bauplatte in der Motoranordnung sicher festgelegt ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt die vordere Anbauplatte 44 eine im wesentlichen ovale Form, obgleich sie in anderen Ausgestaltungen auch eine beliebige andere, von den Erfordernissen des Anwenders abhängende Form auf­ weisen kann. Die Anbauplatte 44 umfaßt eine Grundplatte 56 und eine von dieser (einwärts) abstehende Lagerbüchse 58, die mit einer Bohrung 60 versehen ist, welche von der Welle 16 zentral durchsetzbar ist. Eine Anzahl von den Ausnehmungen 54 ähnelnden Ausnehmungen oder Nuten 62 sind im Außenumfang der Anbauplatte 44 zur Aufnahme der Vorsprünge 36 an den Seitenkanten oder -flächen 40 a und 40 b des Feldrings 34 vorgesehen. Auf diese Weise ist die Anbauplatte 46 sicher neben der Statorphasenbaugruppe 22′ in der Motoranordnung festlegbar. Aufgrund dieser Ausge­ staltung von Anbauplatten, Rotor und Statorphasenbau­ gruppen bildet die Motoranordnung eine völlig in sich geschlossene Anordnung.

Der Schrittmotor 10 liefert etwa 40% mehr Drehmoment als ein bekannter Motor entsprechender Abmessungen. Da das Höchstdrehmoment eines Motors einer gegebenen Größe eine Funktion des Rotordurchmessers in Abhängigkeit vom Stahl­ volumen bzw. der Stahlmasse in Beziehung zum Kupfervolumen bzw. zur Kupfermasse ist, nimmt das Ausgangs-Drehmoment ab, wenn der Motor zu viel Kupfer oder zu viel Stahl ent­ hält. Wenn andererseits der Rotordurchmesser einer ge­ gebenen Motoranordnung ohne unzweckmäßige Beeinträchtigung der Menge an Kupfer und Stahl vergrößert werden kann, er­ höht sich das Drehmoment entsprechend.

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwi­ schen Rotordurchmesser und Ausgangs- oder Abtriebs-Dreh­ moment für einen Motor eines Durchmessers von 35,6 mm bei fester Eingangsleistung. Die Kurve 65 gemäß Fig. 5 zeigt, daß das Ausgangs-Drehmoment bei einem Rotordurchmesser von etwa 22,9 mm einen Spitzenwert erreicht. Dies ent­ spricht einem Rotordurchmesser, der etwa 64% des Gesamt- Durchmessers des Motors beträgt. Obgleich das Drehmoment abzunehmen beginnt, wenn der Durchmesser des Rotors etwa 24,13 mm bzw. ungefähr 68% des Motordurchmessers über­ steigt, bleibt das Drehmoment auf einem vergleichsweise hohen Wert, bis der Rotordurchmesser 26,7 mm oder etwa 75% des Motordurchmessers erreicht. Im Fall von kleineren Rotoren ist das Drehmoment ebenfalls vergleichsweise hoch, bis der Rotordurchmesser auf weniger als 19,0 mm oder etwa 55% des Motordurchmessers abnimmt. Bei Einhaltung eines Rotor/Motor-Durchmesserverhältnisses im Bereich von etwa 55-75% werden besonders gute Ergebnisse erzielt, wobei das Ausgangs-Drehmoment um etwa 40% höher ist als bei herkömmlichen, eine entsprechende Größe besitzenden Motoren, deren Rotordurchmesser üblicherweise etwa 40- 50% oder weniger des Motordurchmessers beträgt.

Der Rotor 12 kann, wie in Fig. 1 gezeigt, ein einstückiges, mit allen Statorphasenbaugruppen zusammenwirkendes Gebilde sein; wahlweise kann jede einzelne Statorphasenbaugruppe mit einem getrennten Rotor ausgestattet sein, wie dies durch die den Rotor 12 in Fig. 1 durchlaufende strich­ punktierte Linie angedeutet ist.

Ebenso kann der Motor mit einem getrennten oder einzelnen Feldring 34 oder 34′ für jede Statorphasenbaugruppe ver­ sehen sein, oder es kann ein einziger Feldring alle Phasenbaugruppen umschließen. Fig. 6 veranschaulicht bei­ spielsweise einen einzigen Feldring 70, welcher mit bei­ den Statorbaugruppen 22 und 22′ zusammenwirkt. Der Feld­ ring 70 besteht aus einem flachen Band aus kaltgewalztem Stahl oder einem anderen magnetischen Werkstoff, wobei längs der Mittellinie des Rings längsverlaufende, auf Ab­ stände verteilte Schlitze 71 vorgesehen sind. Jeder die­ ser Schlitze 71 besitzt eine Breite entsprechend dem Doppelten der Dicke der Lappen oder Nasen 39 und 39′ an den Polstücken 24 a′ und 24 b der jeweiligen Phasenbau­ gruppen. An den Längsrändern des Feldrings 70 vorgesehene Vorsprünge 76 sind mit den betreffenden Ausnehmungen 54 und 62 (Fig. 2) in den Anbauplatten 46 und 44 oder in den benachbarten Feldringen, abhängig von der Zahl der im Motor angeordneten Phasenbaugruppen, verschachtelbar.

Für das Zusammensetzen der Polstücke 24 a′ und 24 b werden diese über Fall-Rutschen 80 bzw. 81 zu zwei gegenüber­ stehenden Dornen 83 und 84 zugeführt. Die Dornen 83 und 84 werden sodann axial aufeinander zu bewegt, um die Pol­ stücke 24 a′ und 24 b mit aneinander anliegenden Rückseiten in einem Formwerkzeug 85 zu positionieren. Die Polstücke werden innerhalb des Formwerkzeugs 85 miteinander ver­ schweißt, so daß die Lappen oder Nasen 39 und 39′ in mit­ einander korrespondierender Überlappung stehen.

Anschließend werden die zusammengesetzten Polstücke 24 a′ und 24 b mittels der Dorne 83 und 84 gedreht, während das Feldring-Band 70 in das Formwerkzeug 85 eingeführt wird. Beim Einlaufen des Bands 70 in das Formwerkzeug 85 wird ersteres so um die Polstücke 24 a′ und 24 b herumgerollt oder -gewickelt, daß das Band eine zylindrische Form er­ hält, bei welcher je zwei miteinander fluchtende Lappen oder Nasen 39 und 39′ in einem der Schlitze 71 im Band zu liegen kommen. Die Lappen oder Nasen 39 und 39′ be­ finden sich dabei an den Polstücken in einer Lage, durch welche automatisch der erforderliche Phasenversatz zwi­ schen den Baugruppen 22 und 22′ gewährleistet wird. Auf­ grund dieser Ausgestaltung können die Herstellungskosten für den Motor erheblich gesenkt werden, während gleich­ zeitig ein genaues und zuverlässiges Verfahren für die Ausrichtung der Phasenbaugruppen zur Verfügung gestellt wird.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 4 dienen die Feldringe 34 und 34′ sowie die Anbauplatten 44 und 46 als mehrteiliges Gehäuse für die Rotationsmaschine. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 wird auf ähnliche Weise das mehrteilige Gehäuse durch den Feldring 70 im Zusammenwir­ ken mit den Anbauplatten (oder auch Stirnplatten) gebil­ det. Bei beiden Ausführungsformen sind die Bauteile des Gehäuses mittels der verschiedenen Vorsprünge, Lappen und Ausnehmungen gegeneinander verblockt und dadurch sicher in ihrer Lage festgelegt.

Die vorstehend benutzten Ausdrücke sollen die Erfindung lediglich erläutern und keinesfalls einschränken.

Claims (17)

1. Elektrische Rotationsmaschine, gekennzeichnet durch
einen ringförmigen Rotor mit um seinen Umfang herum vorgesehenen Rotor-Polen (jeweils) abwechselnder Polarität, wobei der Außendurchmesser des Rotors min­ destens 60% des Durchmessers der Rotationsmaschine be­ trägt,
mindestens eine Statorphasenbaugruppe mit zwei ring­ förmig ausgebildeten, in einander gegenüberstehender Lage angeordneten Polstücken, die zwischen sich einen ringförmigen Raum festlegen, die um den Außenumfang des Rotors herum angeordnet sind und die jeweils an ihrem Innenumfang auf Abstände verteilte ausgeprägte Statorpole in Magnetfluß- oder -feldbeziehung zu den Rotorpolen aufweisen, wobei die Statorpole der be­ treffenden Polstücke (fingerartig) miteinander ver­ schachtelt sind, und
eine den Außenumfang des Rotors umschließende und im wesentlichen vollständig innerhalb des ringförmigen Raums zwischen den beiden Statorpolstücken angeordnete, ringförmige Erregereinrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds in den ausgeprägten Statorpolen der beiden Statorpolstücke.

2. Elektrische Rotationsmaschine, gekennzeichnet durch
einen ringförmigen Dauermagnet-Rotor mit um seinen Umfang herum vorgesehenen Rotorpolen (jeweils) ab­ wechselnder Polarität,
mindestens zwei Statorphasenbaugruppen mit jeweils zwei ringförmig ausgebildeten und in einander gegenüber­ stehender Lage angeordneten Polstücken, die zwischen sich einen ringförmigen Raum festlegen, wobei die beiden Polstücke konzentrisch um den Außenumfang des Rotors angeordnet sind, jedes Polstück längs seines Innenumfangs auf Abstände verteilte, mit den Rotor­ polen in Magnetflußbeziehung stehende ausgeprägte Statorpole aufweist, die Statorpole der Polstücke jeder Statorphasenbaugruppe (fingerartig) miteinander verschachtelt sind und jede Statorphasenbaugruppe eine den Umfang des Rotors umschließende, praktisch voll­ ständig im ringförmigen Raum zwischen den beiden Sta­ torpolstücken angeordnete Erregereinrichtung zum Er­ zeugen eines Magnetfelds in den ausgeprägten Polen der beiden Polstücke aufweist,
ein mehrteiliges Gehäuse für die Rotationsmaschine, wobei die Teile des Gehäuses einen (Magnet-)Feldring mit ersten und zweiten Seitenrändern, die jeweils eine Anzahl von Ausnehmungen und Vorsprüngen aufwei­ sen, umfassen und andere Teile des Gehäuses den Vor­ sprüngen (komplementär) angepaßte Aussparungen oder Ausnehmungen aufweisen, wobei die Vorsprünge am einen Seitenrand des Feldrings in die Ausnehmungen in einem der zusätzlichen Gehäuseteile und die Vorsprünge am anderen Seitenrand des Feldrings in die Ausnehmungen eines anderen der zusätzlichen Gehäuseteile eingesetzt sind, sowie
eine Einrichtung zur Einspeisung eines Stroms in die Erregereinrichtung in jeder Statorphasenbaugruppe zwecks Erzeugung eines entsprechenden Magnetfelds, wo­ bei die Magnetfelder der Statorphasenbaugruppen in un­ terschiedlicher Phasenbeziehung zueinander stehen.

3. Rotationsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß in der Rotationsmaschine mehr als zwei Sta­ torphasenbaugruppen miteinander gekoppelt oder ver­ blockt sind, so daß die Rotationsmaschine mit mehr als zwei Phasen arbeitet.

4. Rotationsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß einer der zusätzlichen Gehäuseteile eine Mon­ tage- oder Anbauplatte (oder Stirnplatte) ist, die an­ gepaßte Ausnehmungen für die Aufnahme der Vorsprünge am einen Seitenrand des Feldrings aufweist, so daß die Anbauplatte in der Rotationsmaschine sicher festgelegt ist.

5. Rotationsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie zwei Feldringe aufweist.

6. Rotationsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Statorpole jeder Statorbaugruppe mit einem Winkelversatz entsprechend etwa einem (elek­ trischen) 90°-Winkelschrittabstand von den Statorpolen einer benachbarten Statorbaugruppe angeordnet sind.

7. Rotationsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Außendurchmesser des Rotors min­ destens etwa 55% des Durchmessers der Rotationsma­ schine beträgt.

8. Rotationsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rotor einen Außendurchmesser von etwa 22,9 mm aufweist.

9. Elektrische Rotationsmaschine, gekennzeichnet durch
einen Dauermagnet-Rotor mit einer Anzahl von um seinen Umfang herum angeordneten ausgeprägten Rotor­ polen,
mehrere identische Statorbaugruppen mit jeweils zwei ringförmig ausgebildeten Polstücken, die einander gegenüberstehen und zwischen sich einen Ringraum festlegen, wobei jedes Polstück konzentrisch um den Umfang des Rotors herum angeordnet ist und mehrere auf Abstände verteilte ausgeprägte Statorpole, die mit dem Rotor in Magnetflußbeziehung stehen, aufweist, die Statorpole der jeweiligen (einander zugeordneten) Pol­ stücke (fingerartig) miteinander verschachtelt sind und jede Statorbaugruppe einen Feldring aufweist, der komplementär zusammenpassend mit dem Feldring einer be­ nachbarten Statorbaugruppe zusammengesetzt ist,
eine Praktisch vollständig im Ringraum zwischen den beiden Statorpolstücken der betreffenden Baugruppe an­ geordnete ringförmige Wicklungseinheit für jede Sta­ torbaugruppe und
eine Einrichtung zum sequentiellen Erregen der Wick­ lungseinheit(en) in unterschiedlicher Phasenbeziehung.

10. Rotationsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß benachbarte Statorbaugruppen einen Win­ kelversatz von etwa 90 elektrischen Graden aufweisen.

11. Rotationsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchmesser des Rotors zwischen etwa 55% und etwa 75% des Durchmessers der Rotationsma­ schine liegt.

12. Rotationsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Polstück ferner einen flachen, ringförmigen Grundplattenabschnitt und mehrere von letzterem in der gleichen Ebene wie dieser nach außen abstehende Lappen oder Nasen aufweist und daß jeder Feldring eine Anzahl von Ausnehmungen oder Aussparungen zur Aufnahme der Lappen oder Nasen an den Polstücken der betreffenden Statorbaugruppe aufweist.

13. Elektrische Rotationsmaschine, gekennzeichnet durch
einen ringförmigen Dauermagnet-Rotor mit um seinen Um­ fang herum vorgesehenen Rotorpolen (jeweils) abwechseln­ der Polarität,
mindestens zwei Statorbaugruppen mit jeweils zwei ring­ förmig ausgebildeten und in einander gegenüberstehen­ der Lage angeordneten Polstücken, die zwischen sich einen Ringraum festlegen, wobei die beiden Polstücke konzentrisch um den Außenumfang des Rotors herum an­ geordnet sind, jedes Polstück einen flachen, ring­ förmigen Grundplattenabschnitt aufweist, von dessen Innenumfang auf Abstände verteilte ausgeprägte Sta­ torpole, die mit den Rotorpolen in Magnetflußbe­ ziehung stehen, in Querrichtung abstehen, die Sta­ torpole der Polstücke jeder Statorbaugruppe (finger­ artig) miteinander verschachtelt sind und vom Außen­ umfang des Grundplattenabschnitts in dessen Ebene mehrere Lappen oder Nasen nach außen ragen,
ein mehrteiliges Gehäuse für die Rotationsmaschine, wobei einer der Gehäuseteile ein Feldring mit ersten und zweiten Seitenrändern ist, die jeweils mit einer Anzahl von Ausnehmungen und Vorsprüngen versehen sind, und zusätzliche Gehäuseteile (komplementär) an­ gepaßte Ausnehmungen und Vorsprünge aufweisen, wobei die Vorsprünge am einen Seitenrand des Feldrings passend in die Ausnehmungen in einem der zusätzlichen Gehäuseteile eingesetzt sind, die Vorsprünge am an­ deren Seitenrand des Feldrings passend in die Aus­ nehmungen eines anderen der zusätzlichen Gehäuseteile eingesetzt sind und die Lappen oder Nasen an den Pol­ stücken von ausgewählten dieser Ausnehmungen aufge­ nommen sind, und
eine Einrichtung zum Erregen jeder der Statorbau­ gruppen zwecks Erzeugung eines entsprechenden Magnet­ felds, wobei die Magnetfelder der Statorbaugruppen in unterschiedlicher Phasenbeziehung zueinander stehen.

14. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Rotations­ maschine mit einem ringförmigen Dauermagnet-Rotor, der um seinen Umfang herum Rotorpole (jeweils) ab­ wechselnder Polarität aufweist, dadurch gekennzeich­ net, daß
zwei Statorbaugruppen mit je einem Paar von ring­ förmig ausgebildeten Polstücken, die einander gegen­ überstehen und zwischen sich einen Ringraum festlegen, zusammengesetzt werden, wobei jedes Polstück längs seines Innenumfangs auf Abstände verteilte ausge­ prägte Statorpole aufweist und die Statorpole der Polstücke jeder Statorbaugruppe (fingerartig) mitein­ ander verschachtelt werden,
die Statorbaugruppen so orientiert oder ausgerichtet werden, daß die Statorpole an den Polstücken der einen Statorbaugruppe in einem elektrischen Winkelschrittab­ stand von 90° von den Statorpolen an den Polstücken der anderen Statorbaugruppe entfernt sind,
ein erstes Polstück der einen Statorbaugruppe an einem zweiten Polstück der anderen Statorbaugruppe dauerhaft befestigt wird, während die Statorpole zur Einhaltung des genannten Schrittabstands (index spacing) ausgerichtet sind, wobei jedes der ersten und zweiten Polstücke um seinen Umfang herum eine An­ zahl von auf Abstände verteilten Lappen oder Nasen aufweist und die Lappen oder Nasen am ersten Polstück aufgrund der Orientierung oder Ausrichtung der Stator­ baugruppen in überlappende Flächenanlage mit den Lappen oder Nasen am zweiten Polstück gelangen,
ein flacher Rohling (Werkstück) aus einem magnetischen Werkstoff geformt wird, dessen Seitenränder eine An­ zahl von Ausnehmungen und Vorsprüngen aufweisen und der zwischen den Seitenrändern mit auf gleiche Ab­ stände verteilten Längsschlitzen versehen ist,
der flache Rohling um die aneinander befestigten ersten und zweiten Polstücken herumgebogen wird, so daß die einander überlappenden Lappen oder Nasen in die Längsschlitze hineinragen und damit ein einen Ab­ schnitt eines mehrteiligen Gehäuses für die Rotations­ maschine bildender Feldring für die Statorbaugruppen gebildet wird, und
zwei Erregerwicklungen in jeweiliger Wirkbeziehung zu den Statorbaugruppen angeordnet werden, um die Er­ zeugung von Magnetfeldern in unterschiedlicher Phasen­ beziehung zueinander zu ermöglichen.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Teile des mehrteiligen Gehäuses in Magnet­ flußbeziehung zu den Seitenrändern des Feldrings an­ geordnet werden, wobei die Vorsprünge an diesen Sei­ tenrändern in Ausnehmungen in den zusätzlichen Teilen eingreifen.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Polstück auf Abstände verteilte ausgeprägte Statorpole aufweist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Polstücke jeweils einen flachen, ringförmigen Grundplattenab­ schnitt aufweisen, von dessen Umfang die auf Abstände verteilten Lappen oder Nasen abstehen.