Diese Erfindung betrifft einen niedertourigen Synchronmotor mit einem Rotor, an dem eine Vielzahl von Magnetpolen ausgebildet und in gleichem Winkelabstand voneinander inbezug auf eine Drehwelle angeordnet sind, und mit einem Stator. der eine Vielzahl ortsfester Pole hat. die zugeordneten Magnetpolen am Rotor gegenüberliegen und in gleichem Winkelabstand voneinander inbezug auf die Drehwelle angeordnet sind, wobei jeder ortsfeste Pol aus einem Paar von Subpolen besteht, die in Drehrichtung des Rotors im Abstand voneinander gehalten sind, und wobei der Stator in der Anordnung von ortsfesten Polen ein Drehfeld erzeugt.
Ein Motor der genannten Art ist insbesondere zur Verwendung in Haushaltgeräten, Messinstrumenten und automatischen Steuersystemen geeignet, wie z. B. als Servomotor oder dergl.
Bei drehbeweglichen Maschinen, die einen Synchronmotor der genannten Art enthalten, wird gewöhnlich ein Reduktionsgetriebe verwendet, um diesDrehzahl zu verringern.
Die Benutzung eines Reduktionsgetriebes vergrössert die Kosten und verursacht verschiedene andere Probleme; ferner erhöht es die Anzahl der Fehlerquellen und somit die Störanfälligkeit der ganzen Maschine. Eine Reduktion der Drehgeschwindigkeit des Synchronmotors könnte dadurch erzielt werden, dass das Reduktionsgetriebe sehr stark vereinfacht oder beseitigt wird; auf diese Weise wird das Auftreten von hochfrequenten Geräuschen und von Störungen sehr stark verringert. Der Synchronmotor kann so in seiner Drehgeschwindigkeit verringert werden, dass man die Anzahl der vorgesehenen Pole erhöht. Eine derartige Erhöhung der Anzahl der Pole ist jedoch begrenzt, insbesondere bei kleinen Motoren; ferner werden dadurch verschiedene technische und wirtschaftliche Komplikationen hervorgerufen.
Ein in einem Messinstrument verwendeter Motor weist gewöhnlich einen Hysterese-Motor auf, da sich damit eine sehr hohe Genauigkeit der Synchronisierung mit der Trägerfrequenz erzielen lässt. Bei einem bekannten Hysterese-Motor entspricht der Betrag der Rotordrehung während einer Periode des Antriebsstroms dem zweifachen der Winkelteilung. Wird eine bestimmte Drehgeschwindigkeit gewünscht, so erfordert das die Benutzung eines Untersetzungsgetriebes.
Der Erfindung liegt das Bestreben zu Grunde, einen niedertourigen Synchronmotor zu schaffen, der einen geringen Raumbedarf hat und einfach und billig hergestellt werden kann.
Der erfindungsgemässe niedertourige Synchronmotor ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Pole am Motor von der Anzahl der ortsfesten Pole verschieden ist und dass es in einer stabilisierten Stellung des Rotors mindestens einen Satz aus einen3 in der Winkelstellung übereinstimmenden und anziehenden Stator-Subpol und einen Rotorpol entgegengesetzter Polarität gibt, sowie eine gerade Anzahl von Sätzen aus je einem abstossenden Stator-Subpol und je einem Rotorpol gleicher Polarität, wobei die letztgenannten Sätze zugeordnete Drehwirkungen am Rotor erzeugen, die sich gegenseitig aufheben.
Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein bekannter Syn chronmotor.
Fig. 2A-2E in schematischer Darstellung fünf verschiedene Arbeitsstellungen des Motors der Fig. 1,
Fig. 3 in schaubildlicher Darstellung eine Ausführungsform des neuen Motors mit auseinandergezogenen Einzelteilen,
Fig. 4 in grösserem Massstabe einen Längsschnitt durch den Motor der Fig. 3,
Fig. 5 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf den Motor der Fig. 3,
Fig. 6 in schaubildlicher Darstellung den Motor der Fig.
3-5 mit auseinandergezogenen Einzelteilen,
Fig. 7 in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungform eines niedertourigen Synchronmotors, die nur S-Pole hat,
Fig. 8A-E in schematischer Darstellung verschiedene Arbeitsstellungen des Motors der Fig. 7,
Fig. 9 in schematischer Darstellung eine dritte Ausführungform des niedertourigen Synchronmotors. die nur N-Pole hat,
Fig. 10 in schematischer Darstellung eine vierte Ausführungsform des niedertourigen Synchronmotors, die voneinandergetrennte Gruppen von N- und S-Polen aufweist,
Fig. 11 in schematischer Darstellung eine fünfte Ausführungsform eines niedertourigen Synchron motors mit einem Verhältnis 2:5 zwischen Anzahl der Statorpole und der Anzahl Rotorpole,
Fig. 12A-12E' in schematischer Darstellung neun Arbeitsstellungen der Ausführungsform der Fig. 11.
Fig. 13 in ähnlicher Darstellung wie in Fig. 4 eine sechste Ausführungsform des niedertourigen Synchronmotors mit einem Verhältnis 2:10 zwischen der Anzahl der ortsfesten Pole und der Anzahl der Rotorpole,
Fig. 14 eine Draufsicht auf die Unterseite des Motors der Fig. 13,
Fig. 15 eine schaubildliche Darstellung des Motors der Fig. 13 mit auseinandergezogenen Einzelteilen,
Fig. 16 in derselben Darstellungsweise wie in Fig. 15 eine siebente Ausführungsform des niedertourigen Synchronmotors mit einem Verhältnis 3:5 zwischen der Anzahl der stationären Pole und der Anzahl der Rotorpole.
Fig. 17 den Motor der Fig. 16 in derselben Darstellungsweise wie in Fig. 4,
Fig. 18 eine Draufsicht auf den Motor der Fig. 16,
Fig. 19A-19E' in schematischer Darstellung neun verschiedene Arbeitsstellungen des Motors der Fig. 16,
Fig. 20 eine Draufsicht auf eine achte Ausführungsform des niedertourigen Synchronmotors,
Fig. 21 in schaubildlicher Darstellung eine neunte Ausführungsform des niedertourigen Synchronmotors mit auseinandergezogenen Einzelteilen,
Fig. 22 den Motor der Fig. 21 in derselben Darstellungsweise wie in Fig. 4,
Fig. 23 ein Schaltschema eines astabilen Multivibrators und
Fig. 24 im Längsschnitt und in grösserem Massstabe eine zehnte Ausführungsform des niedertourigen Synchronmotors.
Der in Fig. 1 dargestellte bekannte Hysteresemotor weist einen Rotor 1 auf, der mit einer Vielzahl von Magnetpolen 2 versehen ist; diese sind in gleichem Winkelabstand voneinander längs des Umfangs im Abstand gehalten und sind abwechselnd als N- und S-Pole ausgeführt. Dem äusseren Umfang des Rotors 1 gegenüber liegt eine Vielzahl von ortsfesten Polen 5; jeder dieser Pole 5 weist ein Paar von Subpolen 3, 4 auf, die in Drehrichtung des Rotors 1 im Abstand voneinander gehalten sind; diese Pole sind im selben Winkelabstand voneinander angeordnet wie die Pole 2 und bilden zusammen einen Stator 6.
An den ortsfesten Polen 5 wird ein Drehfeld erzeugt.
Die relative Anordnung der Rotorpole 2 und der ortsfesten Pole 5 ist aus der Fig. 2 erkennbar. Wie die Fig 2A zeigt, ist angenommen worden, dass die Subpole 3" 33, 35... so erregt werden, dass sie S-Pole werden; dagegen werden die Subpole 32.349 3,, 36 - so erregt, dass sie N-Pole sind; auf diese Weise werden die den Subpolen 3,, 32, 33 ... gegenüberliegen- den Rotorpole 21, 22, 23. . magnetisch angezogen.
Wenn das Drehfeld um einen Betrag etc12 von der in Fig.
2A dargestellten Stellung abweicht, dann werden die Subpole 4,, 43, 45... zu S-Polen, wogegen die Subpole 43, 44, ..... zu N-Polen werden, wie es die Fig. 2B zeigt. Dann werden die Rotorpole 2,. 22, 23... durch die Subpole 41. 43, 43...
angezogen. so dass der Rotor 1 sich solange dreht, bis die Rotorpole den zugeordneten Subpolen gegenüberliegen.
Eine weitere Drehung des Drehfeldes um einen Betrag n/2 bewirkt, dass die Subpole 3l, 33 33... und die Subpole 32, 34... N- bzw. S-Pole werden, wodurch sie mit den Subpolen 33. 33. 34... ausgerichtet werden, wie es die Fig. 2C zeigt.
In ähnlicher Weise wird eine weitere Verschiebung um n/2 des Drehfeldes bewirken, dass der Rotor 1 die in Fig. 2D dargestellte Stellung einnimmt. Bei einer weiteren s/2 Drehung des Drehfeldes wird die in Fig. 2E dargestellte Bedingung erzielt, die der Anfangsbedingung entspricht.
Auf diese Weise kommen die Rotorpole 21, 22, 23 zu zu zu den ortsfesten Subpolen 33, 34, 3,... gegenüberzuliegen. Wenn das Drehfeld mit anderen Worten um den Gesamtbetrag 2n gedreht wird; dann dreht sich der Rotor 1 um einen Betrag, der den beiden Winkelteilungen der Pole 2 oder den beiden Winkelteilungen der stationären Pole 5 entspricht.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des oben beschriebenen neuen Motors. Ein zylindrisches Gehäuse 8 ist an einem Ende geschlossen und nimmt eine innere Einrichtung 9 auf; das Gehäuse 8 ist durch einen Deckel 10 überdeckt. Ge häuse 8 und Deckel 10 können aus Kunstharz spritzgegossen werden, weil sie auf diese Weise ein geringes Gewicht erhalten und mit den niedrigen Kosten in der Massenproduktion hergestellt werden können. Die Inneneinrichtung 9 weist eine Drehwelle 11 auf, die von Lagern 12, 13 drehbeweglich aufgenommen wird; letztere sind einstückig mit der Bodenplatte des Gehäuses 8 und dem Deckel 10 gefertigt, und zwar befinden sie sich an mittleren Abschnitten der beiden genannten Teile.
Die Lager 12, 13 sind mit Teflonteilen versehen, wodurch eine hohe Verschleiss- und Hitzefestigkeit erzielt wird; ferner wird als Schmiermittel Molybdändisulfid benutzt. Es können jedoch selbstverständlich auch Lager anderer Bauweise für diesen Zweck benutzt werden.
Die Fig. 4-6 zeigen eine Ausführungsform der inneren Einrichtung 9. Ein Rotor 14 ist an der Drehwelle 11 befestigt und weist einen scheibenförmigen Permanentmagneten 15 auf, der in axialer Richtung magnetisiert ist; an den gegen überliegenden Seiten des Magnetes sind zwei Polplatten 16, 17 befestigt. Wie die Fig. 5 und 6 zeigen, haben die Polplatten 16,17 im gleichen Winkelabstand angeordnete Pole 18 bzw. 19; diese sind in gegenüberliegenden Richtungen von den zugeordneten Platten abgebogen, so dass sie sich in axialer Richtung mit einem äusseren Radius vom Permanentmagneten 15 erstrecken. Diese Pole 18, 19 sind im Winkelabstand voneinander gehalten, und um einen Betrag, der der Hälfte der Winkelteilung entspricht, so dass eine gewissermassen digital ausgeführte Vorrichtung entsteht.
Der Permanentmagnet 15 magnetisiert die Pole 18, 19 mit entgegengesetzter Polarität, so dass die N- und S-Pole abwechselnd längs des Umfangs des Rotors 14 angeordnet sind. Obwohl die Pole 18, 19 nicht unbedingt abgebogene Verlängerungen sein müssen, hat es sich herausgestellt, dass die abgebogenen, beschriebenen Pole einen besseren Wirkungsgrad liefern.
Dem Rotor 14 gegenüber und um denselben herum ist eine Anordnung von abwechselnd miteinander angeordneten stationären Polen 20, 21 angebracht, die ebenfalls den gleichen Winkelabstand voneinander aufweisen. Jeder stationäre Pol 20, 21 besteht aus einem Paar Subpolen 22, 23 und 24, 25, die im Abstand voneinander gehalten sind, und zwar in Richtung der Drehung des Rotors 14. Diese Subpole sind mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines magnetischen Drehfeldes versehen, wodurch ein Stator entsteht. Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine fünfeckige Magnetplatte 26 mit einer unter rechtem Winkel abgebogenen Ver längerung versehen; diese Abbildung ist auf derselben Seite von jedem Scheitelpunkt durchgeführt worden, wodurch fünf Pole 22 entstehen, wie es die Fig. 6 zeigt. In ähnlicher Weise sind die Pole 23-25 an fünfeckigen Magnetplatten 27-29 ausgebildet.
Die Magnetplatten 26, 27 sind miteinander kombiniert; das erfolgt mittels einer abgestuften Platte 30, die eine dazwischen gelegte Kupferplatte hat; der Winkelabstand ist so bemessen, dass stationäre Pole 20 gebildet werden, In ähnlicher Weise bilden die Magnetplatten 28, 29 zusammen stationäre Pole 21, wobei eine abgestufte Platte 31 dazwischen gelegt ist. Zwischen den Magnetplatten 26, 28 ist eine Spule 32 konzentrisch zur Drehwelle 11 eingelegt, auf die eine Erregungsspule 33 aufgewickelt ist. Jeder Subpol 22-25 der stationären Pole kann eine Breite haben, die gleich der Breite der Rotorpole 18, 19 ist. Wahlweise können jedoch die Rotorpole 18, 19 etwas breiter sein, um einen höheren Wirkungsgrad zu erzielen.
Auf einer Fläche der Spule 32 ist einstückig ein vorspringender Klemmentisch 34 angebracht, der mit zwei Klemmen 35, 36 versehen ist. Die Klemmenplatte 34 ist mit Aussparungen 37, 38 versehen, die sich von der Aussenkante der Spule bis zu den Klemmen erstrecken, um die Verbindung mit den Klemmen 35, 36 an den gegenüberliegenden Enden der Erregungsspule 33 zu erleichtern; zu diesem Zwecke lässt man letztere durch die Aussparungen 37, 38 laufen und befestigt sie darin.
Die Klemmenplatte 34 erstreckt sich an der Seite der Magnetplatte 26 zwischen deren Polen 22; das erfolgt durch einen Schlitz 39, der in der abgestuften Platte 30 ausgebildet ist, und zwar an der Seite der Magnetplatte 27 zwischen deren Polen 23 und durch eine Öffnung 40 hindurch (Fig. 3); letztere ist in der geschlossenen Endplatte des Gehäuses 8 ausgebildet und erstreckt sich bis zum äusseren Umfang des letzteren.
Vom Umfang der abgestuften Scheiben 30 bzw. 31 erstrecken sich fünf im gleichen Winkelabstand voneinander befindliche Vorsprünge 41, 42 nach aussen, um die Winkelstellungen der Pole 22-25 ermitteln zu können. Gegen die Oberfläche der Magnetplatte 29, die auf derselben Seite wie die Pole 25 angeordnet ist, ist eine magnetische Abschirmungsplatte 43 angeordnet. Letztere ist mit Aussparungen 44 am Umfang ausgebildet, damit sich die Pole 22-25 in diese Aussparungen hineinerstrecken können. Eine Statorkupplungshülse 45 ist konzentrisch in die Spule 32 eingesetzt worden; sie hat einen verringerten Durchmesser an beiden Enden, so dass Stufen 46, 47 gebildet werden.
Die Magnetplatte 26, die abgestufte Scheibe 30 und die Magnetplatte 27 sind in dieser Reihenfolge an einem Ende der Kupplungshülse 45 angeordnet; dagegen sind die Magnetplatte 28, die abgestufte Scheibe 31, die Magnetplatte 29 und die Abschirmplatte 43 in dieser Reihenfolge am anderen Ende der Kupplungshülse 45 angeordnet; zum Schluss werden die äusseren Enden der Kupplungshülse 45 so verformt, dass die genannten Bauteile gegen die Stufen 46, 47 geklemmt werden.
Wenn die Erregungsspule 33 mit Wechselstrom gespeist wird, dann wird die Magnetplatte 26 so erregt, dass sie zum N-Pol wird; zu dieser Zeit wird die Magnetplatte 28 zum S-Pol, wogegen die beiden Magnetplatten 27, 29 nicht erregt werden. Zu einer Zeit, die einer zeitlichen Verzögerung von n/2 inbezug auf die Periode des Speisestroms entspricht, werden die Magnetplatten 27, 29 zu N- bzw. S-Polen, und zwar auf Grund der Wirkung der abgestuften Scheiben 30, 31; dagegen werden die Magnetplatten 26, 28 nicht erregt. Nach einer weiteren Verzögerung von s/2 werden die Magnetplatten 26, 28 zu S- bzw. N-Polen, wogegen die Magnetplatten
7, 28 in den nicht erregten Zustand zurückkehren.
Nach iner weiteren Verzögerung von ist/2 werden die Magnetplat n 27. 29 zu S- bzw. N-Polen, wogegen die Magnetplatten
6. 28 nicht erregt werden. Danach wird dieser ganze Kreis iuf wiederholt. Die N-Pole bewegen sich also der Reihe ach durch die Pole 22, 23, 24 und 25 und erzeugen auf iese Weise ein magnetisches Drehfeld.
Die Rotorwelle 11 wird in die Kupplungshülse 45 von ler Seite her eingesetzt, an der die Abschirmplatte 43 an ;eordnet ist; die Rotorpole 18, 19 bleiben dagegen den statio klären Polen 20, 21 am Stator gegenüberstehend. In der dar gestellten Ausführungsform beträgt das Verhältnis zwischen ler Anzahl der Rotorpole 18 oder 19 zur Anzahl der stationä en Pole 20, 21 3:2. Da zehn stationäre Pole bei der darge tellten Ausführungsform vorhanden sind, beträgt also die An ahl der Rotorpole 18 oder 19 fünfzehn.
Im Prinzip kann einer der Rotorpole 18, 19 fortgelassen werden. Die Fig. 7 zeigt eine solche Ausführungsform, bei ler die Pole 19 fortgelassen worden sind; nur die Pole 18 werden magnetisiert, wodurch auf diese Weise S-Pole entste len. Aus Darstellungsgründen wird die Wirkungsweise des > ben beschriebenen Motors in Verbindung mit der in Fig. 7 jargestellten Ausführungsform im folgenden beschrieben.
Die Fig. 8 zeigt eine lineare Vorbewegung der Pole 18
Ind der stationären Pole 20, 21, wogegen die Fig. 8A eine sta zilisierte Stellung des Rotors 14 zeigt: dabei ist angenom nen worden, dass die Subpole 22-25 am Stator in folgender
Reihenfolge magnetisiert sind:N-O-S-O-O; das Zeichen O be rechnet dabei den nichtmagnetisierten Zustand, In dieser stellung zieht der Subpol 22, der als N-Pol angenommen wird, einen Rotorpol 18 an, bei dem es sich um einen S-Pol handelt: dabei wird angenommen, dass der Subpol 24 ein
S-Pol ist und die Rotorpole 182,183 abstösst. welche Südpole sind: letztere sind auf gegenüberliegenden Seiten angeord net. so dass der Rotor 14 in der dargestellten Stellung ausge glichen ist.
Nach einer zeitlichen Verzögerung arc/2, bezogen auf die
Periode des Speisestroms, ist die Erregungsspule 33 aus der in Fig. 2A dargestellten Stellung abgewichen; die Subpole 22-25 werden in folgender Reihenfolge erregt, wie es die
Fig. 2B zeigt: O-N-O-S. Die zu diesem Zeitpunkt auf den Rotor 14 wirkenden Kräfte bestehen aus einer Anziehungskraft zwischen dem Subpol 23, der zu diesem Zeitpunkt ein N-Pol ist und dem Rotorpol 182, welcher zu diesem Zeitpunkt ein S-Pol ist; die zweite Kraft ist eine Abstossungskraft zwischen dem Rotorpol 183, der einen Südpol darstellt und dem Subpol 25, der zu diesem Zeitpunkt ebenfalls ein S-Pol ist. Obwohl auch noch zwischen anderen Subpolen und Rotorpolen andere Kräfte wirksam sind, sind diese ausserordentlich klein in Verbindung mit den beiden oben genannten Kräften; daher können sie vernachlässigt werden.
Die oben genannten beiden Kräfte haben das Bestreben, den Rotor 14 nach rechts in Drehbewegung zu setzen, wenn man es in dieser Figur betrachtet, daher rotiert der Rotor 14 nach der rechten Seite, bis er die in Fig. 8B' dargestellte Stellung einnimmt.
Nach einer weiteren zeitlichen Verzögerung n12 des der Erregungsspule 33 zugeführten Stroms ändern sich die Polari- täten der Subpole, wie es in Fig. 8C dargestellt ist. Jetzt wirkt eine Abstossungskraft zwischen dem Subpol 22, der zu diesem Zeitpunkt ein S-Pol ist, und dem Rotor S-Pol 18,; ferner wirkt eine Anziehungskraft zwischen dem Subpol 24, der jetzt ein N-Pol ist und dem Rotor S-Pol 183; diese Anziehungskraft wirkt auf den Rotor 14 und setzt diesen in Drehbewegung, bis er die in Fig. 8C' dargestellte stabilisierte Stellung einnimmt.
Nach der zeitlichen Verzögerung des der Erregerwicklung 33 zugeführten Erregerstroms von 3/2in bzw. 2n erhalten die Subpole am Stator veränderliche Polaritäten, wie es in den Fig. 8D bzw. 8E dargestellt worden ist; der Rotor 14 dreht sich dabei nach rechts, bis er die in den Fig. 8D' bzw.
8E' dargestellten stabilisierten Stellungen einnimmt Wenn der Rotor 14 die in der Fig. 8E' dargestellte Stellung einnimmt, dann ist eine Periode bezogen auf den Anfangszustand der Fig. 8 abgelaufen. Während einer solchen Periode hat ein Subpol des Stators, wie es durch den Subpol 22 darge stellt worden ist, eine vollständige Veränderung der Polaritäten in der Reihenfolge N-O-S-O-N durchlaufen; dabei ist zu bemerken, dass während dieser Zeit der Rotor 14 um einen Betrag gedreht worden ist, der einer Winkelteilung der Rotorpole 18 entspricht.
Man kann erkennen, dass der in den Fig. 3-7 dargestellte Motor eine Kombination von fünf grundsätzlichen Anordnung gen darstellt; jede dieser Anordnungen wird durch zwei stationäre Pole und drei Rotorpole geliefert. Weil am Rotor 14, 15 Pole vorhanden sind, tritt die Drehbewegung des Rotors 14 mit einer Geschwindigkeit auf, die einem Fünfzehntel der Frequenz des Erregerstroms für die Erregerwicklung 33 entspricht. Um ein Beispiel anzuführen, dreht sich der Rotor 14 mit einer Speisefrequenz von 50 Hz mit einer Geschwindigkeit von 3% Umdrehungen je Sekunde. Das sind 200 Umdrehungen je Minute. Wenn der Erregerstrom 60 Hz hat, dann ist die Drehgeschwindigkeit des Rotors 14 vier Umdrehungen je Sekunde, d. h. 240 Umdrehungen je Minute.
Zu Vergleichszwecken ist in Fig. 1 ein handelsüblicher Hysteresemotor dargestellt worden; dessen Rotation erfolgt mit einer Geschwindigkeit von zwei Winkelteilungen der stationären Pole oder Rotorpole während einer Periode des Erregerstroms. Bei dem oben dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 2/3 Winkelteilungen der stationären Pole während einer Periode des Erregerstroms. Diese Ausführungsform liefert somit rinne Rotationsgeschwindigkeit, die nur l/J so gross ist wie die Geschwindigkeit des Hysteresemotors; daraus kann man entnehmen, dass der Synchronmotor der oben beschriebenen Art gegenüber den bekannten Hysteresemotoren bei niedriger Geschwindigkeit ganz besonders vorteilhaft ist.
Die Gesamtzahl der stationären Pole wird dadurch bestimmt, wieviele der in Fig. 8 dargestellten grundsätzlichen Anordnungen miteinander kombiniert werden. Die kleinstmögliche Bauweise wird daher durch ein einziges Grundschema bestimmt, das zwei stationäre Pole und drei Rotorpole enthält. Der Motor kann eine Kombination von zwei Grundschemata mit vier stationären Polen und sechs Rotorpolen aufweisen; es kann aber auch eine Kombination mit einer höheren Anzahl von Grundschemata verwendet werden. In jedem Fall beträgt die Rotationsgeschwindigkeit 1/3 der eines handelsüblichen Hysteresemotors bei gleicher Anzahl der stationären Pole.
Wie man aus den Fig. 8A bis 8E' erkennt, ist der Betrieb des oben beschriebenen Synchronmotors durch die Tatsache gekennzeichnet, dass in einer stabilisierten Stellung des Rotors 14 mindestens ein Satz von gegenüberliegend angeordneten und sich anziehenden Statorsubpolen und Rotorpolen mit entgegengesetzten Polaritäten vohanden ist; ferner existiert auch eine gerade Anzahl von Sätzen von sich abstossenden Statorsubpolen und Rotorpolen gleicher Polarität; diese werden in Dreh richtung versetzt, sind aber ganz dicht im Abstand voneinander angeordnet; jeweils zwei Sätze von sich abstossenden Kombinationen weisen ausgeglichene Abstossungskräfte auf, die sich gegenseitig aufheben.
Die obige Beschreibung bezieht sich auf als S-Pole ausgebildete Rotorpole; es ist aber auch möglich, die Rotor-Pole als N-Pole auszuführen. In einem solchen Fall nimmt der Rotor eine in Fig. 19 dargestellte stabilisierte Stellung ein.
Die obige Beschreibung bezieht sich auch auf einen Betrieb des Rotors mit ausschliesslichen N-Polen, wenn die Pole 18,, 182, 183 durch Pole 191,192,193 ersetzt werden; letztere werden um eine halbe Winkelteilung in beiden Richtungen längs.
der Drehrichtung verschoben. Da die S-Pole und N-Pole 19 des Rotors 14 somit voneinander um eine halbe Winkelteilung verschoben werden, können beide miteinander kombiniert werden, und zwar auch dann, wenn ihre Enden abgebogen sind. Der in den Fig. 3-6 dargestellte Rotor 14 ist auf diese Weise konstruiert worden. Das erlaubt, dass ein Rotor 14 sowohl S- als auch N-Pole aufweist und auf einfache Weise dadurch hergestellt wird, dass man nur den Permanentmagneten 15 zwischen die beiden Polplatten setzt Für einen Rotor mit Polen 18 und 19 beträgt das Verhältnis der Anzahl der stationären Pole zur Anzahl der Rotorpole beispielsweise 2:6.
In der obigen Beschreibung wurde der Permanentmagnet 15 als axial magnetisiert betrachtet; es kann aber auch einer in senkrechter Richtung zur Achsrichtung magnetisierter Permanentmagnet benutzt werden, Ein solches Beispiel zeigt die Fig. 10. In diesem Falle wird der Rotor 14 in einem rechten Winkel zur Drehwelle 11 magnetisiert; seine eine Endfläche hat einen S-Pol; die Pole 18 sind vorspringend in einer Ebene angeordnet, die parallel zur Zeichenebene verläuft; dagegen ist die andere Endfläche als N-Pol ausgebildet, wobei die Pole 19 in ähnlicher Weise beschaffen sind.
Die Pole 18, 19 entsprechen denen der Fig. 7 und 9; sie sind jedoch nicht um den ganzen Umfang des Rotors 14 verteilt, sondern sind nur an gegenüberliegenden Enden desselben ausgebildet. Zwei von diesen Rotoren können übereinander oder nebeneinander gesetzt werden, und zwar mit einem Winkelabstand von 1800 zusätzlich einer halben Winkeltei lung; auf diese Weise werden die Pole 19 in unmittelbare Nachb.rschaft der Pole 18 gebracht.
Die obigen Beschreibungen beziehen sich auf ein Verhältnis 2:3 zwischen der Anzahl der stationären Pole und der Anzahl der Rotorpole. Es können ja doch auch ähnliche Inbetriebsetzungen mit einem Verhältnis 2:5 vorgenommen werden. Als Beispiel zeigt die Fig. 11 eine Kombination von drei Sätzen derartiger Grundschemata, die vier Subpole am Stator und fünf Rotorpole aufweisen. Die Fig. 12 zeigt weiterhin die Arbeitsweise dieser Kombination. Das Fortschreiten der Pole durch die Statorsubpole 22-25 ist dasselbe, wie es in Verbindung mit der Fig. 8 beschrieben worden ist. In Fig.
12A wird angenommen, dass der Statorsubpol 22 ein N-Pol ist und den Rotor-S-Pol 18 anzieht; dagegen übt der Statorsubpol 24, der in diesem Falle ein S-Pol ist, eine Abstossungskraft auf die Rotor-S-Pole 183, 184 aus; das Ergebnis ist, dass der Rotor 14 in der dargestellten Stellung stabilisiert ist.
Wenn darauf die Subpole 22-25 am Stator ihre Polarität ändern und dann die Reihenfolge O-N-O-S aufweisen, wie es in Fig. 1 2B dargestellt ist, dann zieht der Stator-N-Subpol 23 den Rotor-S-Pol 182 an, wogegen der Stator-S-Subpol 25 den Rotor-S-Pol 185 abstösst. Als Ergebnis davon dreht sich der Rotor 14 nach der linken Seite, bis er die in Fig. 12B' dargestellte stabilisierte Stellung einnimmt; in dieser Stellung befindet sich der Pol 182 in genauer Ausrichtung mit dem Subpol 23.
Wenn die Subpole 22-25 am Stator weiterhin ihre Polarität ändern und die Konfiguration S-O-N-O annehmen, wie es in Fig. 1 2C dargestellt ist, dann stösst der Stator-S-Subpol 22 den Rotor-S-Pol 18 ab, wogegen der Stator-N-Subpol 24 den Rotor-S-Pol 183 anzieht; als Ergebnis davon dreht sich der Rotor ,14 nach der linken Seite, bis er die in Fig. 12C' dargestellte stabilisierte Stellung einnimmt.
Bei jeder Phasenänderung des Erregerstroms um Betrag n/2 dreht sich danach der Rotor 14 nacheinander in die in den Fig. 12D' und 12E' dargestellten Stellungen; wenn unter Umständen einer der Subpole am Stator die Reihenfolge N-O-S-O-N durchlaufen hat, dann hat sich der Rotor 14 um einen Betrag gedreht, der einer Winkelteilung der daran befindlichen Pole entspricht. Bei einem Motor gemäss Fig.
11, der drei Sätze von Grundschemata enthält, gemäss Fig.
12, weist der Rotor 14 folglich fünfzehn Winkelteilungen der Pole 18 auf; daher ist die Anzahl der Rotorumdrehungen ein Fünfzehntel der Frequenz des erregenden Wechselstroms, der der Erregerspule 33 zugeführt wird. Die Anzahl der Umdrehungen erreicht bei dieser Ausführungsform mit anderen Worten denselben Wert, wie bei der Ausführungsform der Fig. 3-7. Wie es die Fig. 12A-12E' zeigen, gibt es auch bei jeder dieser stabilisierten Stellungen des Rotors 14 mindestens einen Satz von genau miteinander ausgerichteten und einander anziehenden Subpolen und Rotorpolen von entgegengesetzten Polaritäten; ferner gibt es eine gerade Anzahl von Sätzen sich abstossender Subpole und Rotorpole gleicher.
Polarität; letztere sind in Drehrichtung versetzt, befinden sich aber im dichten Abstand voneinander, so dass die Abstossungskräfte zwischen beiden derartigen Sätzen ausgeglichen Ist
Auch wenn das Verhältnis der Anzahl der stationären Pole zu der Anzahl der Rotorpole 2:5 beträgt, ist es in gleicher Weise möglich, den Rotor nur mit N-Polen auszurüsten, wie es die Fig. 9 zeigt; auf diese Weise wird eine Kombination von N- und S-Polen für den Rotor benutzt, und zwar in ähnlicher Weise wie es in Verbindung mit den Fig. 416 beschrieben worden ist; auf diese Weise werden sowohl N- als auch S-Pole auf einem einzigen Rotor angebracht, und zwar auf dieselbe Weise wie es in Fig. 10 dargestellt ist.
Zusätzlich können die relativen Stellungen von Stator und Rotor miteinander vertauscht werden.
Die Fig. 13-15, die den Fig. 4-6 entsprechen, zeigen eine solche Ausführungsform. In diesem Falle erstrecken sich die Statorsubpole 22, 23 nicht über den äusseren Umfang der Spule 32 hinaus; die Subpole 24, 25 sind dagegen in einer Richtung abgebogen, die der Richtung entgegengesetzt ist, in der die entsprechenden Subpole der vorausgegangenen Ausführungsform sich erstrecken; sie sind ferner am äusseren Umfang der Spule 32 angeordnet. Daher sind die Subpole 22-25 in ihrer Länge stark reduziert.
Andererseits sind die Pole 18, 19 am Rotor 14 in einer auf den Stator gerichteten Richtung abgebogen und so langgestreckt, dass sie um die Anordnung der Subpole 22-25 gelegt werden können. Die Abschirmplatte 43 ist nicht mit Aussparungen versehen; dagegen haben die abgestuften Scheiben 30, 31 eine in der Mitte ausgebildete Aussparung, und zwar in jedem der Vorsprünge 41, 42, sodass die Subpole 23, 25 dort hindurchgehen können und an dieser Stelle zu Ruhe kommen können. Der Rotor 14, der in Fig. 15 dargestellt ist.
kann durch einen Rotor ersetzt werden, der einen Permanentmagneten hat, der im rechten Winkel zur Drehwelle 11 magnetisiert ist, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist; dabei sind Pole 18, 19 am gegenüberliegenden Ende des Magneten angebracht und so gebogen, dass sie sich parallel zur Welle 11 erstrecken.
In der obigen Beschreibung sind verschiedene alternative Ausführungen erläutert worden, wobei das Verhältnis zwischen der Anzahl der stationären Pole und der Anzahl der Rotorpole wie 2:3, 2:6, 2:5 oder 2:10 gewählt worden ist.
Es ist auch möglich, ein Verhältnis 3:5 auszuwählen.
Ein solches Ausführungsbeispiel wird weiter unten inbezug auf die Fig. 16-18 beschrieben. Eine magnetische Platte 26 wird dazu benutzt, um drei Paare von Subpolen 22, 23 zu bilden; jeder stellt einen stationären Pol 20 dar; die Bildung erfolgt durch die Abbiegung von langgestreckten Polen von der Magnetplatte. In ähnlicher Weise werden drei Paare von Subpolen 24, 25 erzeugt, von denen jeder einen stationären Pol 21 darstellt; auch diese werden durch Abbiegen von einer Magnetplatte 28 erzeugt. Diese Magnetplatten 26, 28 werden miteinander so mit einer Regelspule angekoppelt, die zwischen beiden eingelegt ist, dass eine Anordnung von stationären Polen 20, 21 gebildet wird.
Jeder der Subpole 22-25 läuft durch eine kleine Öffnung 52-55; letztere sind in einer abgestuften Scheibe 30 aus Kupfer ausgebildet, und zwar mit gleichem Winkelabstand und in dichter Nachbarschaft an dem Umfang derselben, Die Öffnungen 52, 54 stehen mit dem äusseren Umfang der Scheibe 30 durch Kanäle in Verbindung, die sich zwischen diesen erstrecken.
Die Anordnung ist so gewählt, dass bei Erregung der Wicklung 33 die Subpole 22, 24 durch die Offnung 52, 54 hindurchgehen, welche Kanäle aufweisen; diese Subpole werden unmittelbar magnetisiert, und zwar mit der Polarität ihrer zugeordneten Magnetplatten 26, 28, die durch die Erregerwicklung 32 erregt werden; dagegen laufen die Subpole 23. 25 durch die Öffnungen 53, 55, die nicht mit Kanälen versehen sind; sie werden dabei mit einer Polarität magnetisiert, die den zugeordneten Magnetplatten 26, 28 nur bei einer Phasenverschiebung von 2;/2 des Erregerstroms entspricht. Auf diese Weise wird ein magnetisches Drehfeld an der Anordnung der stationären Pole 20, 21 erzeugt. Wahlweise kann das magnetische Drehfeld mit einer Anordnung erzeugt werden. wie sie in den Fig. 4-6 oder in den Fig.
13-15 dargestellt worden ist.
Der Rotor 14 dieser Ausführungsform weist einen magnetisierbaren, scheibenförmigen Körper mit zehn Zähnen auf, die längs des Umfangs mit gleichem Winkelabstand ausgebildet sind. Diese Zähne werden direkt magnetisiert und bilden auf diese Weise miteinander abwechselnd S- und N-Pole, wodurch die Pole 18, 19, 182, 192... 185, 195 erzeugt werden.
Der Betrieb dieser Ausführungsform wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 19 erläutert, die die Anordnung der stationären und Rotorpole zeigt, wie sie durch die Fig. 8 oder die Fig. 12 dargestellt sind; es handelt sich dabei jedoch um eine volle Abwicklung der Stator- und Rotorpole.
Wenn die Subpole 22-25 am Stator die Polaritäten N-O-S-O annehmen, wie es die Fig. 19A zeigt, dann ist der Rotor 14 aufgrund der Anziehung zwischen dem Subpol 22 (S) unter dem Rotorpol 18, (S) stabilisiert; das Zeichen in Klammern gibt dabei die zeitweilige Polarität des betreffenden Pols an; ferner spielt dabei die Anziehung zwischen dem Subpol 24 (S) und des stationären Pols 212 eine Rolle.
Zwischen dem Subpol 24 (S) des stationären Pols 21, und dem Rotorpol 182 (S) herrscht dabei eine Abstossung; diese wird jedoch durch eine Abstossungskraft aufgehoben, die zwi schen dem Subpol 22 (N) des stationären Pols 222 und dem Rotorpol 192 (N) zu verzeichnen ist.
In ähnlicher Weise tritt eine Abstossung zwischen dem Subpol 22 (N) des stationären Pols 203 und dem Rotorpol 194 (N) auf und wird durch eine Abstossung aufgehoben, die zwischen dem Subpol 24 (S) des stationären Pols 213 und dem Rotorpol 185 (S) zu verzeichnen ist. Andere Anziehungs- und Abstossungskräfte können zwar zwischen verschiedenen Kombinationen der Pole auftreten, sie sind jedoch so klein, dass sie ausser Betracht bleiben können.
Nach dem Verstreichen einer Zeit n/2 des Erregerstroms werden die Subpole 22-25 so erregt, dass sie die Konfiguration O-N-O-S aufweisen, wie es die Fig. 19B zeigt. Dann stösst der Subpol 23 (N) des stationären Pols 20 den Rotorpol 19(N) ab und übt auf diese Weise eine Antriebskraft auf den Rotor 14 aus, und zwar in der nach links gerichteten Richtung, wie es in dieser Figur dargestellt ist. Dagegen zieht der Subpol 23 (N) des stationären Pols 202 den Rotorpol 183 (S) an, wogegen der Subpol 25 (S) des stationären Pols 212 den Rotorpol 184 (S) abstösst; der Subpol 25 (S) des stationären Pols 213 zieht den Rotorpol 195 (N) an.
Alle diese Kräfte erteilen dem Rotor 14 eine nach links gerichtete Drehbewegung; daher dreht sich der Rotor 14 solange nach links, bis er die in Fig. 19B' dargestellte stabilisierte Stellung erreicht hat; in dieser Stellung ist der Subpol 23 (N) des stationären Pols 202 genau mit dem Rotorpol 183 (S) ausgerichtet und zieht diesen an; ferner ist auch der Subpol 25 (S) des stationären Pols 213 mit dem Rotorpol 195 (N) ausgerichtet und zieht diesen an.
Nach dem Verstreichen einer weiteren Periode TE/2 werden die Subpole 22-25 so erregt, dass sie die Konfiguration S-O-N-O annehmen, wie es die Fig. 19C zeigt. Jetzt tritt eine Wechselwirkung zwischen dem Subpol 22 (S) des stationären Pols 20 und dem Rotorpol 181 (S) auf, ferner eine Wechselwirkung zwischen dem Subpol 22 (S) des stationären Pols 202 und dem Rotorpol 192 (N); ferner zwischen dem Subpol 24 (N) des stationären Pols 212 und dem Rotorpol 193 (N) und zwischen dem Subpol 24 (N) des stationären Pols 213 und dem Rotorpol 185 (S). Alle diese Wechselwirkungen erteilen dem Rotor 14 eine nach links gerichtete Drehbewegung; daher dreht sich der Rotor 14 in die in Fig. 19C' dargestellte stabilisierte Stellung.
In dieser Stellung ist der Subpol 22 (S) des stationären Pols 202 mit dem Rotorpol 192 (N) ausgerichtet und zieht diesen an, wie es der Subpol 24 (N) des stationären Pols 213 inbezug auf den Rotorpol 185 (S) tut.
Nach einer weiteren Periode 3:12 werden die Subpole 22-25 so erregt, dass sie die Konfiguration ON-O-S annehmen, wie es die Fig. 19D zeigt. Der Rotor 14 ist weiter in der nach links gerichteten Richtung angetrieben worden, und zwar auf dieselbe Weise wie es erwähnt worden ist; der Antrieb erfolgt solange, bis er eine in Fig. 19D' dargestellte stabilisierte Stellung erreicht. Nach dem Verstreichen der nächsten Periode s/2 oder wenn ein Kreislauf des Erregungsstroms beendet worden ist, nimmt die Erregung der Subpole am Stator die Ausgangsstellung an, wie es beim Vergleich mit der Fig. 19E und mit der Fig. 19A leicht festzustellen ist; der Rotor 14 wird also in die in Fig. 19E' dargestellte Stellung angetrieben.
Auf diese Weise dreht sich der Rotor 14 während einer Periode der Statorerregung um einen Betrag, der 2/3 der Winkelteilung der daran befestigten Pole entspricht. Da an dem Rotor zehn Pole angeordnet sind, so fällt die Anzahl der Umdrehungen zu einem Fünfzehntel der Frequenz des der Erregerspule zugeführten Erregerstroms aus; als Ergebnis davon wird derselbe Effekt erzielt, wie bei dem oben gewählten Verhältnis 2:3 bzw. 2:5; dieses Verhältnis gilt für die Anzahl der stationären Pole inbezug auf die Rotorpole. Bei derselben Anzahl der stationären Pole wird also mit dieser Ausführungsform eine Drehgeschwindigkeit erreicht, die um einen Faktor 5 kleiner ist als die Drehgeschwindigkeit eines handelsüblichen Hysteresemotors.
Es ist dazu nur erforderlich, dass das Verhältnis der Anzahl der stationären Pole zur Anzahl der Rotorpole 3:5 bleibt; die Anzahl der stationären und Rotorpole kann jedoch beliebig vergrössert werden.
Der Rotor 14 kann einen Permanentmagneten aufweisen, der zwischen ein Paar von Magnetplatten eingelegt ist, an denen Pole ausgebildet sind, wie es die Fig. 4 und 6 zeigen. Wahlweise kann er jedoch auch einen ringförmigen Magneten mit wechselweise aufeinanderfolgenden N- und S-Polen aufweisen, die mit gleichem Winkelabstand im Abstand voneinander gehalten sind, und zwar längs des Umfangs, wie es die Fig. 20 zeigt; auf diese Weise wird eine Bauart mit vorspringenden Polen vermieden. Der mittlere Teil des ringförmigen Magneten ist beispielsweise mit Kunststoffmaterial ausgefüllt.
Wie es in den Fig. 21, 22 dargestellt ist, ist der Rotor 14 gleichachsig innerhalb der Spule 32 angeordnet; für die magnetischen Platten 26, 28 können scheibenförmige Ringe benutzt werden. Die stationären Pole 20, 21 werden durch Ab biegung von den Ringen hergestellt, so dass sie sich axial vom inneren Umfang der Ringe nach aussen erstrecken; sie sind zwischen dem Rotor 14 und dem inneren Umfang der Spule 32 angeordnet. Diese Anordnung kann dazu benutzt werden, um einen flachen Motor herzustellen; das Verhältnis zwischen den Statorpolen und den Rotorpolen kann dabei 2:3, 2:6, 2:5 oder 2:10 betragen.
Bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen kann die Speisung der Erregerwicklung 33 von einer gewöhnlichen Leistungsquelle oder einem handelsüblichen Oszillator erfolgen. Die Erregerwicklung kann mittels eines zweiphasigen Wechselstroms erregt werden. Beispielsweise kann ein astabiler Multivibrator mit Transistoren 60, 61 ausgerüstet werden, wie es in der Fig. 23 dargestellt ist; die Erregerwicklung 33 kann in zwei Teile 33a, 33b unterteilt werden, um sie als Last im Kollektorkreis der Transistoren 60 bzw. 61 einzusetzen.
Diese Teile der Wicklung 33a, 33b werden in entgegengesetzten Richtungen auf die Spule 32 aufgewickelt; ihre Enden werden mit den Kollektoren verbunden und mit den Klemmen 35, 36, wogegen ihr Verbindungspunkt mit einer Spannungsquelle verbunden wird und mit einer dritten Klemme, die zusätzlich an der Klemmenleiste 34 angebracht wird.
Wie die Fig. 24 zeigt, werden zahlenmässige Beispiele angeführt. Das dargestellte Beispiel weist einen Rotor 14 auf, der von dem in Fig. 20 dargestellten ringförmigen Magnettyp ist und fünfzehn N- und fünfzehn S-Pole aufweist. Drei Paare von statiq,nären Polen 20, 21 sind vorgesehen, wodurch sich eine Gesamtzahl von zwölf Subpolen ergibt. Eine einzelne abgestufte Platte 30 ist in Fig. 16 dargestellt; ihr Umfang ist gegen eine Stufe 63 gehalten, die an der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 8 ausgebildet ist. In das Gehäuse 8 ist ein hohler zylindrischer Deckel 10 eingesetzt. Das innere Ende des Deckels hält die abgestufte Scheibe 30 gegen die Stufe 63. Innerhalb der Kupplungshülse 44 sind Lager 64, 65 befestigt, um drehbeweglich die Rotorwelle zu befestigen.
Ein Schmiermittel-Reservoir 66, wie z. B. ein ringförmiger Filz, ist in dem Zwischenraum zwischen den Lagern 64, 65 angebracht. Die Rotorwelle 11 erstreckt sich nur durch den Deckel 10 nach aussen; sie ist mit einem Zapfen 67 an einer äusseren Stellung des Gehäuses versehen, um eine axiale Bewegung zu verhindern.
Der Rotor 14 ist durch einen Permanentmagneten aus Bariumferrit gebildet und hat einen Durchmesser von 20 mm und eine Dicke von 3,6 mm. Die abgestufte Scheibe 30 ist 1,4 mm dick. Die Erregerspule 33 weist 12 000 Windungen eines Drahtes von 0,04 mm Dicke auf und hat einen Gesamtwiderstand von 6,6 Kiloohm. Der Motor arbeitet mit 100 V und 50 Hz bei einer Umdrehungszahl von 200 U/min; die Ausgangsleistung ist 7 gcm, während der Energieverbrauch ein W beträgt. Die Mindest-Anfahrspannung beträgt 75 V, während die Betriebsspannung minimal 20 V beträgt. Der Motor wird mit einer Spannung im Bereich 80 bis 115 V betrieben. Wenn sich die Speisefrequenz auf 60 Hz erhöht, dann erhöht sich auch die Anzahl der Umdrehungen auf 240 U/min.
Die beschriebenen Ausführungsformen haben den grossen Vorteil, dass sie einen sehr geringen Raumbedarf haben und ausserordentlich gut mit der Frequenz der Stromquelle synchronisiert sind. Der Motor weist ferner eine verringerte Anzahl von Rotor- und Statorpolen auf und lässt sich sehr leicht herstellen. Bei Bedarf ist sogar eine Miniaturisierung möglich. Er kann somit mit einer grossen Anzahl von Instrumenten ohne die Notwendigkeit eines Reduktionsgetriebes benutzt werden; er eignet sich ganz besonders für die Verwendung in Uhren und Wanduhren.
Die beschriebenen Ausführungsformen haben den weiteren Vorteil, dass eine geringe Drehgeschwindigkeit bei verrin gerter Polanzahl aufweisen.
Schliesslich haben die beschriebenen Ausführungsformen auch den Vorteil, dass sie eine Drehgeschwindigkeit aufweisen, die ein Fünftel der des Hysteresemotors bekannter Bauart entspricht, wenn die Anzahl der stationären Pole gleich gehalten wird.
Die oben benutzten Abkürzungen Rotor-Pol und Stator Pol beziehen sich selbstverständlich auf magnetische Pole.
Der Magnetismus ist dabei jeweils von der Art der Erregung abhängig, er wirkt also nur zeitweise und während dieser speziellen Erregungsart.
Die beschriebenen Ausführungsformen haben den weiteren Vorteil, dass sie ein magnetisches Drehfeld an den stationären Polen erzeugen. Die Anzahl der Pole am Rotor ist verschieden von der Anzahl der stationären Pole am Stator; die Anzahl der Pole wird so gewählt, dass wenn einer der Subpole eines stationären Pols zum N-Pol oder S-Pol aufgrund des rotierenden Magnetfeldes wird, einer der Rotorpole die entgegengesetzte Polarität (S oder N) annimmt und auch räumlich diesem Subpol gegenüber zu liegen kommt; auf diese Weise findet in der Ausrichtung der beiden Pole eine Anziehung statt; es ist mindestens ein Satz von Stator-Subpolen und Rotorpolen vorhanden, der diese Beziehung erfüllt.
Zusätzlich existiert eine gerade Anzahl von Sätzen magnetisierter Subpole am Stator, von denen jeder einem Rotorpol zugeordnet ist, der dicht am magnetisierten Subpol angeordnet ist und eine gleiche Polarität wie der letztere hat; auf diese Weise wird eine Abstossung zwischen den beiden Polen erzielt. Die Abstossungen beider Sätze heben sich gegenseitig auf; auf diese Weise wird ein Nulleffekt auf den Rotor ausgeübt. Eine derartige Stellung des Rotors wird in der obigen Beschreibung als stabilisierte Stellung bezeichnet.
Wenn der andere Subpol eines Paares stationärer Pole zum N-Pol oder S-Pol wird, und zwar durch die Drehung des magnetischen Drehfeldes, dann treten sowohl anziehende als auch abstossende Kräfte zwischen den stationären Polen und den Rotorpolen auf; auf diese Weise wird eine Drehbewegung des Rotors in einer gegebenen Richtung erzeugt; der Rotor nimmt dann wieder eine stabilisierte Stellung in einer Winkelstellung ein, wo mindestens ein sich anziehender Satz und eine gerade Anzahl von abstossenden Sät zen aus stationären Subpolen an Stator- und Rotorpolen existieren. Ein ähnlicher Prozess wird bei der Drehbewegung des Drehfeldes wiederholt, um eine Drehung des Rotors zu bewirken, bis das Drehfeld seine Drehbewegung einstellt; danach kommt der Rotor in einer stabilisierten Stellung zur Ruhe.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist sichergestellt worden, dass der Betrag der Drehbewegung des Rotors während einer Periode des Drehfeldes auf weniger als auf eine Winkelteilung des stationären Pols verringert wird; auf diese Weise wird eine Drehgeschwindigkeit erzeugt, die kleiner ist als die von bekannten Hysteresemotoren, die dieselbe Winkelteilung der stationären Pole aufweisen. Wenn die Anzahl der stationären Pole gleich bleibt, dann hat ein Synchronmotor mit einer stationären Polanzahl ein Verhältnis 2:3 zwischen der Anzahl der stationären Pole und der Anzahl der Rotorpole; auf diese Weise wird eine Drehgeschwindigkeit erzeugt, die einen Drittel der der konventionellen Hysteresemotoren ist. Bei einem Verhältnis 2:5 oder 3:5 kann die Drehgeschwindigkeit auf einen Fünftel von der eines konventionellen Hysteresemotors verringert werden.