Selbstanlaufender Synchronkleinmotor mit Einphasen-Erregerwicklung und künstlich phasenverschobener Hilfsphase. Es sind bereits Synchronmotoren bekannt, die aus einem mit einer Einphasenerreger wicklung versehenen Stator und einem mit Zähnen versehenen Läufer bestehen. Diese Motoren laufen mit einer der Zähnezahl ent sprechenden niedrigen Drehzahl, haben aber den Nachteil, dass sie nicht von selbst an laufen.
Die Erfindung betrifft einen derartigen Kleinmotor mit einer Hilfsphase, bei dem die zur Drehfeldbildung vorgesehenen Hilfspole gegenüber den zugehörigen Hauptpolen glei cher Polarität weiter entfernt angeordnet sind als gegenüber den Hauptpolen entgegengesetz ter Polarität. Ausserdem ist der Abstand zwi schen den Hauptpolen und :den Hilfspolen entgegengesetzter Polarität so gewählt, dass er der Polteilung des Läufers entspricht. Zwischen den Hauptpolen und den Hilfspo len gleicher Polarität können weitere Pole (Nebenpole) in entsprechender Polteilung so angeordnet und insbesondere durch Verkür- zungen derart bemessen werden, dass sie das synchrone Moment verstärken, ohne das durch die Haupt- und Hilfspole erzeugte Drehfeld zu stören.
Zur Erregung mehrerer, je aus Haupt- und Hilfspol bestehender Polpaare, die zur Erzeugung eines mehrpoligen Drehfeldes dienen, kann eine gemeinsame Erregerwick lung dienen.
Inder Zeichnung sind zwei Ausführungs beispiele der Erfindung schematisch dar gestellt. Bei dem Motor nach Fig. 1 ist ein sechspoliger Läufer vorgesehen, und der Mo tor nimmt eine Drehzahl von 1000 Touren an. Beidem Motor nach Fig. 2 hat der Läu fer 24 Zähne und infolgedessen eine syn chrone Drehzahl von 250 Umdrehungen. Fig. 3 zeigt eine Einzelheit .des Motors nach Fig. 2, während Fig. 4 eine Abwicklung der Ständer- und Läuferpole der Anordnung nach Fig. 2 darstellt. Fig. 5 und G zeigen Varianten.
Der Stator des Motors nach Fig. 1 besitzt vier Polvorsprünge 1, 2, 3, 4, von denen die Polvorsprünge 2 und 4 je mit einer Kurz schlusswicklung 2' bezw. 4' versehen sind und als Hilfspole dienen, während die Pole 1 und '3 als Hauptpole angesprochen werden sollen. Mit 5 ist die Erregerwicklung bezeichnet, die in einem bestimmten Augenblick den Stator so erregt, dass 1 und 2 Nordpole, 3 und 4 -dagegen Südpole sind. Da die Hilfspole 2 und 4 mit Kurzschlusswicklungen versehen sind, ist der Fluss oder Hilfspole um an nähernd 90 gegenüber dem Fluss der Haupt pole verzögert. Der Läufer 6 des Motors be sitzt sechs Polvorsprünge, deren Abstand bezw.
Polteilung dem Abstand zwischen dem Hauptpol 1 und dem Hilfspol 4 bezw. dem Hauptpol 3 und dem Hilfspol 2 entspricht. Der Läufer 6 kann noch mit einer Käfig wicklung versehen sein oder einen als Ferrarisläufer wirkenden Teil besitzen, um den asynchronen Anlauf des Motors zu er leichtern. Wie die Fig. 1 ohne weiteres er kennen lässt, sind .die Felder der Pole 1, 2, 3, 4 räumlich und zeitlich so gegeneinander verschoben, dass ein Drehfeld entsteht, das einen asynchronen Lauf des Läufers 6 her beiführt.
Zugleich wirken, vorzugsweise bei noch nicht vollerregten Haupt- und Hilfs polen, ein Hauptpol einer Polarität mit dem benachbarten Hilfspol der entgegengesetzten Polarität als Stator eines Synchronmotors und bewirken eine der übereinstimmenden Polteilung des Stators und des Läufers ent sprechende synchrone Drehzahl. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit sechs Läuferpolen und einem entsprechenden Ab stand der Ständerpole ergibt sich eine syn chrone Drehzahl von 1000 Umdrehungen.
Bei dem Motor nach Fig. 2 besteht der Stator aus einem die Erregerspule 5 um gebenden topfförmigen Teil 7 und einer Gegenplatte B. Mit 9 ist der die Erregerspule 5 tragende Eisenkern bezeichnet, dessen eines Ende mit der Kopfplatte 8 und dessen an deres Ende mit dem topfförmig ausgebil deten Teil 7 des Stators magnetisch leitend verbunden ist. Der mantelförmige Teil des Topfes und die Kopfplatte sind mit als Pole wirkenden Zähnen versehen. Die Pole des einen Teils ragen in die Lücken zwischen den Polen. des andern Teils hinein.
Die Anord nung der Pole der Kopfplatte ist aus der Fig. 3 zu erkennen, die des topfförmigen Teils 7 aus der Abwicklung der Fig. 4, in der auch die an der Kopfplatte sitzenden Pole nochmals in ihrer Lage zu den Polen des topfförmigen Teils eingezeichnet sind. Wie insbesondere Fig. 3 und 4 erkennen las sen, weist der Stator IV in gleicher Weise ausgebildete Sektoren auf, bei .denen die An ordnung und Reihenfolge der Pole der in Fig. 1 dargestellten Anordnung entspricht.
Die Hauptpole der Kopfplatte sind mit 81, 81', 81", 81"' bezeichnet. Die mit einer Kurz- schlusswicklung versehenen Hilfspole der Kopfplatte sind mit 82, 82', 82", 82"' be zeichnet. Ausserdem sind an der Kopfplatte schwächer wirkende Nebenpole 83, 83', 83", 83"' vorgesehen. Die Nebenpole können auch durch Abbiegungen hergestellt sein, wie dies die Fig. 5 ,erkennen lässt, oder man kann auch die Pole der Kopfplatte gemäss Fig. 6 ausführen und dabei die Nebenpole verkür zen und ebenfalls nach. aussen abbiegen.
Die Hauptpole des mantelförmigen Teils sind mit 71, 71', 71", 71"' bezeichnet. Die mit der Kurzschlusswicklung versehenen Hilfspole -des topfförmigen Teils tragen die Bezeichnung 72, 72', 72", 72"' usw. Ausser dem sind auch an dem Mantel als Nebenpole wirkende schwärchere Pole vorgesehen, die mit 73, 73', 73" usw. bezeichnet sind und auch in gleicher Weise ausgebildet sein können wie die Nebenpole der Kopfplatte, also wie Fig. 5 und 6 erkennen lassen.
Wie die Fg. 4 erkennen lässt, sind am Stator zwischen einem Hauptpol, zum Beispiel 71.. und einem Hilfspol 72 gleicher Polarität je ein Nebenpol entgegengesetzter Polarität 83 angeordnet, und es sind ferner die Hilfspole, zum Beispiel 72, gegenüber den zugehörigen Hauptpolen 71 gleicher Polarität weiter ent fernt als gegenüber dem Hauptpol 81 ent gegengesetzter Polarität. Der Abstand zwi schen dem Hauptpol einer Polarität und dem benachbarten Hilfspol entgegengesetzter Po larität ist gleich dem Abstand der Zähne bezw. Pole des Läufers 10.
Der Läufer L0 ist topfförmig ausgebildet und besteht vor- zugs-,veise .aus elektrisch gut leitendem Ma terial. Erträgt in seinem Innern einen aus magnetischem Material mit Zähnen bezw. Polen versehenen Ring 11, und zwar besitzt dieser Ring bei der Anordnung nach Fig. 2 24 Zähne. Auf der Aussenseite des topfför- migen Läufers 10 ist ein aus magnetischem Material bestehender Ring 12 angeordnet, vorzugsweise auf den Läufer 10 auf geschrumpft. Der Ring 12 dient als magne tischer Rückschluss.
In den einzelnen Sektorendes Stators fol gen ein Hauptpol und ein Hilfspol gleicher Polarität und ein Hauptpol und ein Hilfspol entgegengesetzter Polarität jeweils aufeinan der, so dass ein Drehfeld entsteht, das einen asynchronen Lauf des Läufers 10 bewirkt. Da vier Sektoren angeordnet sind, entspricht das entstehende Drehfeld einem Motor mit acht Polen bezw. vier Polpaaren, während entsprechend den 24 Polen des Läufers und des Stators bezw. den entsprechenden Polab ständen zwischen Hauptpolen und Hilfspolen entgegengesetzter Polarität die synchrone Geschwindigkeit 250 Umdrehungen bei 50- periodigem Wechselstrom beträgt.
Das von dem Stator erzeugte Drehfeld kann man sowohl auf einen elektrisch gut leitenden Läuferteil zur Erzeugung von Wir belströmen wirken lassen, wie bei dem be schriebenen Ausführungsbeispiel, als auch auf einen ferromagnetischen Teil, durch des sen Hystereseeigenschaften ebenfalls ein asy- chrones Drehmoment erzeugt wird. Bei der beschriebenen Anordnung wirken auch die Teile der Kopfplatte und des Mantels, die keine ausgeprägten Pole besitzen, also .die als Nebenpole bezeichneten Stellen, als Pole für den synchronen Lauf .des Motors, und sind deshalb in der Abwicklung des Stators punk tiert eingezeichnet.
Die Polfolge in den ein zelnen Sektoren wiederholt sich in gleicher Weise, so dass die Wirkung der übrigen Sek toren der des Sektors<B>1</B> entspricht. Es ist ohne weiteres möglich, an Stelle von vier Sektoren eine grössere Anzahl von Sektoren vorzusehen, und es ist ferner auch möglich, die einzelnen Pole innerhalb der Sektoren noch unsymme trisch anzuordnen, insbesondere, wenn die Phasenverschiebung zwischen Haupt- und Hilfspolen einen von der 90 '-Verschiebung abweichenden Wert, beispielsweise durch Einschaltung von Widerständen, besitzt.
An Stelle eines aus einem Topf und einer Kopfplatte bestehenden Statons kann man auch zwei entsprechend ausgebildete Töpfe bezw. zwei Kopfscheiben anordnen, deren Polvorsprünge in der in Fig. 4 angegebenen Weise zur Erzeugung des Feldes dienen.
Zweckmässig werden, die Kopfplatte und der topfförmige Teil aus Blechen ausgestanzt, wobei auch der topfförmige Teil aus einem gestanzten Mantel und einer Bodenplatte zu sammengesetzt werden kann. Der gezahnte Teil des Läufers 2 kann aus gehärtetem oder nicht gehärtetem Material bestehen. Auch wenn der Läufer nicht vorher polarisiert ist, nehmen die einzelnen Zacken im Lauf eine bestimmte Polarität an.
Ein Umpolen findet dabei nicht statt. Es sei noch erwähnt, dass als reiner Syn chronmotor betrachtet, also Ausserachtlassung der Phasenverschiebung zwischen Haupt- und Hilfspolen, am Stator abwechselnd Pole ver schiedener Polarität aufeinander folgen, von denen unter Umständen einige ausgelassen sind, und die in ihrer Anzahl mit der Anzahl der Läuferzähne übereinstimmen oder in 'einem ganzzahligen Verhältnis zu ihnen stehen.
Ein derartiger Motor hat dann den Vorteil, dass .die zur Erzeugung der Hilfs phase vorgesehenen Pole mit den Hauptpolen zusammen ein synchronisierendes Moment auf den Anker ausüben, so dass also durch die phasenverschobenen Hilfspole das synchrone Moment verstärkt wird.
Der Läufer kann, abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel, so aus gebildet werden, dass auch in ihm einzelne Zähne oder Polzacken fehlen, wenn die ver bleibenden Zähne in solchen Abständen an- geordnet sind, dass Polteilungen entstehen, die der des Stators entsprechen.