Synchronmotor mit einem Anker mit dauermagnetischen Polen Eines der Verfahren, die beim Fernsehen zum Abtalsten von Filmen Anwendung finden, ist das sogenannte Liehtpunktabtastverfahren. Bei dem hierbei verwendeten Filmprojektor fällt der Malteserkreuzmechanismus weg und der Film wird kontinuierlich mit einer kon stanten Geschwindigkeit von ?5 Bildern je Sekunde, der Fernsehnorm angepasst, fort bewegt.
Hierbei muss nicht nur die Bedingung, dass die Filmbewegung und die Bildsy nchro- ni:.sierungsimpulse des Fernsehsignals syn chron sind, erfüllt werden, sondern die Film- bewe-ung und die Synchronisierimpulse müssen auch im richtigen Phasenverhältnis zueinander stehen, während ausserdem der Film in 1 bis ? Sekunden rasch anlaufen muss. Bei Verwendung eines Synchronmotors für die Filmbewegung ist die erstere Bedin gung erfüllt (angenommen, die Synchronisier- üiipulse seien mit. dem Netz gekuppelt), die beiden andern jedoch nicht ohne weiteres.
Es kann beispielsweise ein Synchronmotor iriit einer Drehzahl von 1500 Umdrehun- geiijmin Verwendung finden (so dass die Pol zahl des Läufers und Ständers je vier be trägt.), wobei die vier aus weichen Eisen be stehenden Läuferpole (die also nicht erregt. sind) mit Iiurzschlussstäben versehen sind, so dass der Motor asynchron anläuft. Bei der Verwendung eines solchen Motors ist jedoch die Phase des Läufers gegenüber dem Netz nicht eindeutig bestimmt, weil in dein Augen blick, in dem der Läufer in Synchronismus gelangt, in einem Läuferpol entweder ein Nordpol oder ein Südpol induziert werden kann.
Hierbei sind vier verschiedene Läufer lagen gegenüber dem Drehfeld des Ständers möglich. Im Zusammenhang mit der Zeilen- aprungabtastung stellt sich jedoch heraus, dass, wenn eine bestimmte Lage dieses Läufers richtig ist, auch die Lage,- in der der Läufer eine Phasenverschiebung von 360 elektrischen Graden erfährt (was bei einem vierpoligen Motor einer halben Umdrehung des Läufers entspricht, zeitlich also 1/.0 Sekunde), richtig ist.
In diesem Falle kann das Ständergehäuse des Motors drehbar ausgebildet werden, so dass der Motor, wenn er in der Fehllage an läuft., durch Drehung des Ständergehäuses um 180 elektrische Grade (90 räumlich) eingeregelt werden kann. Der Nachteil dieses Verfahrens ist der, dass zunächst festgestellt werden muss, ob der Motor richtig oder ver kehrt läuft, wonach er erforderlichenfalls erst eingeregelt werden kann.
Bei einem Synchronmotor mit einem An ker mit dauermagnetischen -Polen werden diese Nachteile dadurch verringert, dass ge mäss der Erfindung der Anker auch einen. Teil aufweist, der mit einer Käfigwicklung versehen ist und der vorzugsweise eine An zahl ausgeprägter Pole aufweist, die gleich der Zahl der dauermagnetischen Pole ist.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der beiliegenden Zeichnung, in der ein Aus führungsbeispiel dargestellt ist, näher erläu tert.
Die Fig.l, 2 und 3 zeigen eine Seitenan sicht, eine Vorderansicht von rechts bzw. einen Schnitt gemäss der Linie I-I in Fig. 1 eines Ankers eines Synchronmotors.
Der Anker besteht aus zwei Teilen, einem Teil 1 mit. vier dauermagnetischen Polen N und S und einem Teil '\? mit vier ausgeprägten Polen 3 bis 6 auf Weicheisen, mit einer Käfigwicklung, deren Stäbe mit .7 bezeich net sind. Im dargestellten Ausführungsbei spiel decken sich die dauermagnetischen Pole mit Weicheisenpolen. In Fig.2 und 3 sind auch die Ständerpole 8 und 9 schematisch dargestellt. Diese Pole -sind in der üblichen Weise mit Wicklungen versehen, die mit Wechselstrom gespeist werden.
Der rasche Asynchron-Anlauf des Motors bis zum Synchronismus erfolgt unter der Ein wirkung der Käfigwicklung.
Das vom Motor gelieferte Drehmoment besteht aus der Summe 11Z der Drehmo mente :111, das von den ausgeprägten Weich eisenpolen 3 bis 6 geliefert wird, und 1T,, das von den dauermagnetischen Läuferpolen N und S geliefert wird.
Wenn an Stelle ausgeprägter Läuferpole ein normaler Käfiganker Verwendung findet, ist das Drehmoment 1311 bei Synchronisierung gleich Null, trägt also nicht zum Antrieb bei. Aus diesem Grunde finden vorzugsweise aus geprägte Pole Anwendung, die auch bei Syn- ehronismus zum Gesamtdrehmoment 3I bei tragen.
Die Drehmomente 1Z1 und<I>i11,</I> sind in Fig. 4 als Funktionen der Winkelverschie bung a (in elektrischen Graden) zwischen den Läufer- und Ständerpolen dargestellt, wobei der Einfachheit halber angenommen ist, dass 311 und JI, einen sinxisförmigen Verlauf und gleiche Amplitude besitzen.
Der Verlauf t an 1111 und JI, ist aul' einfache Weise wie folgt zu erklären: Angenommen, in einem bestimmten Au- genbliek bilden die Pole 1,# unter der Einwir <U>kung</U> der Speiseweelxselspannung einen N-Pol. und\ die Pole 9 einen S-Pol,
so werden in der dargestellten Lage in den Weieheisenpolen 3 und 4 ein S-Pol bezw. ein N-Pol induziert. Das Drehmoment JIl ist dann gleich Null, weil zwischen den Läufer- und den Ständer polen keine Winkelversehiebung besteht. und der Arm des Kräftepaares Null ist. Ange- noxnmen, der Läufer werde jetzt nach rechts gedreht, d. h.
gegen die Drehriehtung ab--e- bremst, :so nimmt das Drehmoment 1Z1 bis auf einen Höchstwert zxx, wonaelx es wieder ab nimmt, bis in der Lage 10 der Mittellinie 71 (las Drehmoment wieder Null ist.. In dieser Lage wird der Weieheisenpol 3 nämlich iln gleichen Masse durch den Pol. 8 und durch den Pol 9 beeinflusst, so dass er keine Polarität aufweist.
Die Linien 1-0 und 11 schliessen elektrisch einen Winkel von 90" ein (räumlieb .15 ). In Fig. 4 geht das Drehmoment 111 daher bei 0 elektrischen Graden durch Null, erreicht einen Höchstwert und geht, bei<B>90</B> elektrischen (sraden wiederum durch Null (Kraft - 0), und kehrt dann seine Richtung um, weil bei weiterer Drehung des Läufers nach rechts der Pol 3 (Fig. ?)
vom S-Pol 9 beeinflusst wird, bis bei 1.80 elektrischen Gra den gerade dem Pol 9 -,e-,exiüber das Dreh moment 1I1 wiederum gleich Null ist (Hebel arm = 0).
Das Drehmoment JI, besitzt. nur die halbe Frequenz von J11. Wenn in Fig. 3 der Läufer auf entsprechende Weise nach rechts gedreht wird, nimmt das Drehmoment 1I, des Läufer pols S bis auf einen Höchstwert in der Lage genau in der Mitte zwischen den Polen 8 und 9 zu, wonach es wiederum abnimmt, bis nach<B>180</B> elektrischen Graden (90" räumlich) in der Lage gerade dein Pol 9 -egexxüber das Dreh moment 0 ist (IIebelarxxx = 0).
Der erste Null durchgang von :1I, liegt in Fi-.1-, somit bei 0 elektrischen Graden, und der zweite Null durchgang bei 180 elektrischen Graden. Die Nulldurchgänge von<B>31,</B> und JI, decken sieh hei 0, 180, 360 elektrischen Graden und so weiter.
Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die dauerniagnetisehen Pole S und N sich mit den Weieheisenpolen 3 bis 6 decken.
Durch Summierung von aIl und<I>%6I.,</I> in Fig- . 4 erhält man das Gesamtdrehmoment JI als Funktion von u. Hieraus ergibt, sich, dass, weil eine halbe L=mdrehun-- des Rotors 360 elektrischen Graden entspricht, bei einem bestinimt.en Belastungsdrehmoment zwar noch zwei verschiedene Scheitel 12 und 13 der 1>relnnonieutenkuiTe äIZ vorhanden sind,
bei denen das Drehmoment 1I positiv ist und zu- nimmt, wobei jedoch nur der Scheitel 12 einen ;:(,wissen Vorzug hat. Wenn das Belastungs- drehinoment des Motors, wie durch die Linie 1.4 angegeben ist" den Höchstwert des Dreh- i>>oments Il im Scheitel 13 übersteigt, bleibt iiiir- der Scheitel 1'3 übrig,
und es sind die gestellten Anforderungen erfüllt. Der :Motor läuft ausreichend raseli an, läuft synchron, während ausserdem beispielsweise der ausge- l,rä-te Pol 2 stets dem. Stä.nderpol 8 gegen übersteht, wenn der Synchronismus erreicht ist.
Ist jedoch das Belastungsdrehmoment kleiner, so dass die Linie 14 den Scheitel 13 " s( -Iiiiei(let, so kann. der Motor dennoch in der erkehrten Phase laufen.
In einem solchen Fall ist jedoch mög lich, den positiven Scheitel 7.3 herabzusetzen und sogar völlig zu beseitigen, indem nämlich das Feld der Dauermagnete stärker gewählt wird. Hierbei nimmt die Amplitude des Dreh- ,tionieirtes JIz in Fig. 4 zu, wodurch die Ampli- tride des Scheitels 13 abnimmt und gegebenen falls auf Null sinkt.
\\ enn jedoch ein vorliegender Iiäfiganker- motor zu einem Motor gemäss der Erfindung unil("ehaut werden soll und somit ein Teil des Ankers, zum Anbauen der Dauermagneten entfernt werden muss, ist eine solche Nlassna.hme häufig nicht möglich, weil der ülmin@e Teil des häfioankers kein hinreichen des :
Anlatifdrelimoment zum Erreichen der erforderlichen Anlaufgeschwindigkeit liefert. In diesem Falle kann die folgende Lösung gewählt werden: In Fig. 5 ist die sinusförmige Drehmomentenkurve IIz der Dauermagnete um 45 elektrische Grade nach links verscho ben.
Aus dieser Figur ist ohne weiteres er sichtlich, dass der Scheitel 13 verschwunden und nur der positive Scheitel 12 übriggeblie ben ist. Dies ist dadurch erzielt, dass die dauermagnetischen Pole S und N gegenüber den aus Weicheisen bestehenden Läuferpolen 3 bis 6 so verdreht werden, dass der erste Null durchgang von 1112 um 45 elektrische Grade weiter nach links verlegt wird, wodurch sich die Höchstwerte der Amplituden decken. Folg lich werden die dauermagnetischen Pole gegen die Drehrichtung verschoben.
Weil 45 elek- trische Grade der vierte Teil von 180 elek trisehen Graden sind, bedeutet dies eine räumliche Drehung des Dauermagneten von r. X 90 - 22,5 , d. h. eine Drehung der Mittellinie 11 in Fig. 3 in die Lage 15, wobei der Winkel ssj22,5 räumlich beträgt.
Die Am plitude von IIz darf auch jetzt diejenige von 1I1 übersteigen, weil JI dann im Punkte 22:5 elektrische Grade in Fig. 5 sogar null oder negativ wird und im Punkte f . = 45 ellektrische Grad positiver.
Die vorstehend beschriebenen Massnah men können auch bei 2-, 6-, 8- usw. Polmoto ren Anwendung finden. Der beschriebene Motor kann nicht nur beim. Fernsehen, sondern auch bei Filmpro jektoren Verwendung finden, bei denen das Bild durch Lichtblitze abgebildet wird und die Bilder im richtigen Phasenverhältnis zu den Lichtblitzen stehen müssen. Dies ist da durch erzielbar, dass der Film durch den er wähnten Motor angetrieben wird.
Synchronous motor with an armature with permanent magnetic poles One of the methods used in television for scanning films is the so-called flat point scanning method. The film projector used here does away with the Maltese cross mechanism and the film is continuously moved at a constant speed of 5 frames per second, adapted to the television standard.
Not only must the condition that the film movement and the image synchronization impulses of the television signal are synchronized, but the film movement and the synchronization impulses must also be in the correct phase relationship to one another, while the film is also in 1 to? Must start up quickly in seconds. If a synchronous motor is used for moving the film, the first condition is fulfilled (assuming that the synchronizing pulses are coupled to the network), but the other two are not without further ado.
For example, a synchronous motor with a speed of 1500 revolutions per minute can be used (so that the number of poles of the rotor and stator is four each), with the four rotor poles made of soft iron (which are not excited) Short-circuit bars are provided so that the motor starts asynchronously. When using such a motor, however, the phase of the rotor with respect to the network is not clearly determined because in your moment, in which the rotor comes into synchronism, either a north pole or a south pole can be induced in a rotor pole.
Four different rotors can be positioned opposite the rotating field of the stator. In connection with the line scanning it turns out, however, that if a certain position of this rotor is correct, the position in which the rotor experiences a phase shift of 360 electrical degrees (which for a four-pole motor is half a turn of the rotor corresponds to, i.e. 1 / .0 second in time) is correct.
In this case, the stator housing of the motor can be designed to be rotatable so that the motor, if it starts in the incorrect position, can be regulated by rotating the stator housing by 180 electrical degrees (90 spatially). The disadvantage of this method is that it must first be determined whether the engine is running correctly or incorrectly, after which it can only be adjusted if necessary.
In a synchronous motor with an armature with permanent magnetic poles, these disadvantages are reduced by the fact that according to the invention, the armature also has a. Has part which is provided with a cage winding and which preferably has a number of pronounced poles that is equal to the number of permanent magnetic poles.
The invention is tert erläu below with reference to the accompanying drawing, in which an exemplary embodiment is shown.
Fig.l, 2 and 3 show a Seitenan view, a front view from the right and a section along the line I-I in Fig. 1 of an armature of a synchronous motor.
The anchor consists of two parts, one part 1 with. four permanent magnetic poles N and S and a part '\? with four pronounced poles 3 to 6 on soft iron, with a cage winding, the bars of which are denoted by .7. In the illustrated Ausführungsbei game the permanent magnetic poles coincide with soft iron poles. In Fig. 2 and 3, the stator poles 8 and 9 are shown schematically. These poles - are provided in the usual way with windings that are fed with alternating current.
The rapid asynchronous start-up of the motor up to synchronism takes place under the action of the cage winding.
The torque supplied by the motor consists of the sum 11Z of the torques: 111, which is supplied by the pronounced soft iron poles 3 to 6, and 1T, which is supplied by the permanent magnet rotor poles N and S.
If a normal squirrel cage armature is used instead of pronounced rotor poles, the torque 1311 is equal to zero during synchronization and therefore does not contribute to the drive. For this reason, coined poles are preferably used, which also contribute to the total torque 3I with synchronism.
The torques 1Z1 and <I> i11, </I> are shown in FIG. 4 as functions of the angular displacement a (in electrical degrees) between the rotor and stator poles, it being assumed for the sake of simplicity that 311 and JI, a sinxis-shaped and have the same amplitude.
The course t at 1111 and JI can be explained simply as follows: Assume that at a certain eye the poles 1, # form an N pole under the influence of the feed loop voltage. and \ the pole 9 an S-pole,
so in the position shown in the white iron poles 3 and 4 an S pole respectively. induced an N pole. The torque JIl is then zero because there is no angular displacement between the rotor and the stator poles. and the arm of the couple is zero. Assuming that the runner is now turned to the right, i. H.
against the direction of rotation - decelerates,: so the torque 1Z1 increases to a maximum value zxx, wonaelx it decreases again until in position 10 of the center line 71 (the torque is zero again. In this position the hot iron pole becomes 3 namely influenced by the same mass by the pole 8 and by the pole 9, so that it has no polarity.
Lines 1-0 and 11 electrically enclose an angle of 90 "(spatially .15). In FIG. 4 the torque 111 therefore passes through zero at 0 electrical degrees, reaches a maximum value and goes, at <B> 90 </ B> electrical (sraden again through zero (force - 0), and then reverses its direction, because with further rotation of the rotor to the right the pole 3 (Fig.?)
is influenced by S pole 9 until at 1.80 electrical levels just pole 9 -, e-, exi via torque 1I1 is again equal to zero (lever arm = 0).
The torque JI possesses. only half the frequency of J11. If the rotor is rotated to the right in a corresponding manner in FIG. 3, the torque 1I, of the rotor pole S increases up to a maximum value in the position exactly in the middle between the poles 8 and 9, after which it again decreases until after <B> 180 </B> electrical degrees (90 "spatially) in the position just your pole 9 -egexx over the torque is 0 (IIebelarxxx = 0).
The first zero crossing of: 1I is in Fi-.1-, thus at 0 electrical degrees, and the second zero crossing at 180 electrical degrees. The zero crossings of <B> 31, </B> and JI, see 0, 180, 360 electrical degrees and so on.
This is due to the fact that the permanent diagnostic poles S and N coincide with the hot iron poles 3 to 6.
By summing aIl and <I>% 6I., </I> in Fig-. 4 one obtains the total torque JI as a function of u. From this it follows that, because half a L = m rotation of the rotor corresponds to 360 electrical degrees, at a certain load torque there are still two different peaks 12 and 13 of the 1> relnnonieutenkuiTe ÄIZ,
where the torque 1I is positive and increases, but only the apex 12 has a; :(, know preference. When the load torque of the motor, as indicated by the line 1.4, "the maximum value of the torque i> > oments Il in the vertex exceeds 13, there remains iiiir- the vertex 1'3,
and the requirements are met. The: Motor starts up sufficiently fast, runs synchronously, while also, for example, the dropped pole 2 always the. Stä.nderpol 8 faces when synchronism is achieved.
If, however, the load torque is smaller, so that the line 14 the apex 13 "s (-Iiiiei (let, the motor can still run in the reversed phase.
In such a case, however, it is possible, please include to reduce the positive vertex 7.3 and even to eliminate it completely, namely by making the field of the permanent magnets stronger. In this case, the amplitude of the twisted JIz in FIG. 4 increases, as a result of which the amplitude of the apex 13 decreases and, if appropriate, drops to zero.
If, however, an existing cage armature motor is to be unified with a motor according to the invention and thus a part of the armature has to be removed in order to attach the permanent magnets, such a connection is often not possible because the e part of the häfio anchor not sufficient for:
Anlatifdrelimoment supplies to achieve the required starting speed. In this case the following solution can be chosen: In Fig. 5 the sinusoidal torque curve IIz of the permanent magnets is shifted to the left by 45 electrical degrees.
From this figure it is readily apparent that the vertex 13 has disappeared and only the positive vertex 12 has remained. This is achieved by twisting the permanent magnetic poles S and N with respect to the soft iron rotor poles 3 to 6 so that the first zero crossing of 1112 is shifted 45 electrical degrees further to the left, whereby the maximum values of the amplitudes coincide. Consequently, the permanent magnetic poles are shifted against the direction of rotation.
Because 45 electrical degrees are the fourth part of 180 electrical degrees, this means a spatial rotation of the permanent magnet of r. X 90-22.5, i.e. H. a rotation of the center line 11 in FIG. 3 into the position 15, the angle ssj 22.5 in space.
The amplitude of IIz may now exceed that of 1I1 because JI then even becomes zero or negative at point 22: 5 electrical degrees in FIG. 5 and at point f. = 45 electrical degrees more positive.
The measures described above can also be used for 2-, 6-, 8-, etc. pole motors. The engine described can not only be used in. Television, but also in film projectors use where the picture is represented by light flashes and the images must be in the correct phase relationship to the light flashes. This can be achieved by the fact that the film is driven by the motor mentioned.