DE1018142B

DE1018142B - Selbstanlaufender Synchronmotor

Info

Publication number: DE1018142B
Application number: DEN9455A
Authority: DE
Inventors: Arie Hendrik Boerdijk
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1953-09-11
Filing date: 1954-09-08
Publication date: 1957-10-24
Also published as: NL6414462A; NL151285B

Description

Selbstanlaufender Synchronmotor Die Erfindung betrifft einen selbstanlaufenden Synchronmotor mit zwei koaxial angebrachten Spulen, die von phasenverschobenen Spannungen gespeist werden und die beide an den Stirnseiten mit gezahnten, aus ferromagnetischem Werkstoff bestehenden Polplatten versehen sind, welche eine wenigstens ungefähr gleiche Anzahl kreisförmig angeordneter Zähne aufweisen. Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die Zähne von zwei zu verschiedenen Spulen gehörenden Polplatten je zu einem Zahn kombiniert sind und daß die Zähne in bezug auf die Zähne der übrigen Polplatten derart angeordnet sind, daß jede Polteilung jeweils drei Zähne umfaßt, deren magnetische Flüsse gegenseitig um 120° phasenverschoben sind.
Gegenüber bekannten Ausbildungen von Synchronmotoren, bei denen die Polteilung vier Zähne umfaßt, ist daher die Anzahl der Polteilungen pro Längeneinheit größer. Dies ergibt den Vorteil, daß bei vorgegebener Umdrehungszahl und Frequenz der Umfang und damit der Durchmesser des erfindungsgemäß ausgebildeten Motors erheblich kleiner ist als bei den bekannten Motoren.
Wenn der Elektromotor nur zwei Zähne je Polteilung aufweist, wie gleichfalls an sich bekannt, müssen daher die Ströme in den Erregerspulen um 90° in der Phase mit Hilfe eines Kondensators verschoben werden, während beim erfindungsgemäßen Synchronmotor eine Phasendrehung von 60° ausreicht, wozu ein wesentlich kleinerer Kondensator verwendet werden kann.
Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht es, bei einem Motor mit beispielsweise vier gezahnten Polplatten eine Polteilung mit je drei Zähnen zu erreichen und damit die beschriebenen Vorteile zu erzielen.
Bei einer solchen einfachen Bauart mit nur zwei Spulen kann trotzdem ein praktisch genau kreisförmiges Drehfeld dadurch erzielt werden, daß die Spulen an gegeneinander um 120° phasenverschobene Wechselspannungen, z. B. an zwei Phasen eines Dreiphasennetzes angeschlossen werden.
Bei einer einfachen Ausführungsform der Maschine nach der Erfindung ist eine gezahnte Polplatte zwischen den beiden Spulen als gemeinsame Polplatte angebracht.
Die Erfindung wird an Hand einiger schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
In Fig. 1 ist ein Längsschnitt und in Fig. 2 eine Seitenansicht eines Elektromotors nach der Erfindung dargestellt.
Auf einer Welle 1, die in Lagern 2 läuft, ist ein Rotor 3 mit einem ringförmigen Körper 4 aus Dauermagnetmaterial befestigt. Das Material dieses Körpers besteht zweckmäßig aus nichtkubischen Kristallen von Polyoxyden des Eisens und mindestens eines der Metalle Barium, Strontium, Blei und gegebenenfalls Kalzium. Der Körper 4 weist auf seinem Umfang eine größere Anzahl von Nord- und Südpolen auf. Beiderseits des Rotors 3 sind Spulen 5 und 6 koaxial auf Kernen 7 und 8 aus ferromagnetischem Material, z. B. Weicheisen, angebracht. Die Spulen 5 und 6 sind von gezahnten Polplatten 9, 10 und 11, 12 umgeben.
In Fig. 2 sind die Zähne übersichtlicher dargestellt. Die Polplatten 9, 10, 11, 12 sind mit Zähnen 13, 14, 15,16 versehen. Die Zähnezahlen der Polplatten sind einander gleich. Ferner sind die Zähne derart angebracht, daß eine Polteilung 17 drei Zähne umfaßt. Dies wird dadurch erreicht, daß z. B. die Zähne 13 und 16 zu einem Zahn kombiniert werden. In Fig. 2 ist der Ring 4 aus Dauermagnetmaterial deutlichkeitshalber außerhalb des Stators dargestellt. Der Rotor besitzt je Polteilung 17 einen N-Pol 18 und einen S-Pol 19.
Die Spulen 5 und 6 sind, wie aus Fig. 3 ersichtlich, in entgegengesetzten Richtungen an eine Wechselspannungsquelle 20 angeschlossen, so daß die Vektoren 21 und 22, welche die Spannungen an den Spulen oder die Ströme in den Spulen und folglich die magnetischen Spannungsunterschiede zwischen den Flüssen darstellen, einander entgegengesetzt gerichtet sind, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Durch Einschalten eines Kondensators 23 in Reihe mit z. B. der Spule 6 kann der Vektor 22 um etwa 60° in die Lage 24 phasengedreht werden, so daß ein symmetrisches Drehfeld entsteht, da die aus den Zähnen 13, 14, 15 herrührenden magnetischen Flüsse gegenseitig um etwa 120° in der Phase verschieden sind. Die dritte, gestrichelt dargestellte Phase wird selbsttätig zwischen den Zähnen 14 und 15 erzeugt.
Der hier beschriebene selbstanlaufende Synchronmotor kann in der Drehrichtung dadurch umgekehrt werden, daß der Kondensator 23 in Reihe mit der Spule 5 umgeschaltet wird. Braucht die Drehrichtung des Motors nicht umkehrbar zu sein, so kann die erforderliche Phasenverschiebung von 60° statt mittels eines Kondensators auch in an sich bekannter Weise durch Anlegung von Kurzschlußwindungen um die Zähne erreicht werden.
Die Schaltung kann auch nach Fig. 3 a ausgeführt werden, in der die Spulen 5 und 6 entgegengesetzt in Reihe und der Kondensator 23 parallel zur Spule 6 geschaltet ist.
Statt eines dauermagnetischen Rotors können auch andere bekannte Rotoren Anwendung finden.
In den Fig. 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel mit nur drei Polplatten 25, 26, 27 dargestellt, da die Polplatte 26 für die beiden Spulen 5 und 6 gemeinsam dient. Die Zähne sind mit 28, 29 und 30 (Fig. 6) bezeichnet. Der Rotor 4 ist in Fig. 6 deutlichkeitshalber wieder außerhalb des Stators dargestellt.
In Fig. 8 ist eine Abart der Fig. 5 dargestellt, bei der die Polplatte 25 einen größeren Durchmesser hat, so daß die Zähne 28 in einer Zylinderoberfläche konzentrisch um die Zähne 29 und 30 liegen. An Stelle der Zähne 28 können auch andere Zähne auf einer konzentrischen Zylinderoberfläche liegen.
Schließlich ist in Fig. 7 noch eine Abart dargestellt, bei der nur die Zähne 31, 32 senkrecht zur geraden Ebene der Zähne 33 der Polplatte 34 umgebogen. sind.
Die beschriebenen Bauarten können auch als Generator dienen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Selbstanlaufender Synchronmotor mit zwei koaxial angebrachten Spulen, die von phasenverschobenen Spannungen gespeist werden und die beide an den Stirnseiten mit gezahnten, aus ferromagnetischem Werkstoff bestehenden Polplatten versehen sind, welche eine wenigstens ungefähr gleiche Anzahl kreisförmig angeordnete Zähne aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne von zwei zu verschiedenen Spulen gehörenden Polplatten je zu einem Zahn kombiniert sind und diese Zähne in bezug auf die Zähne der übrigen Polplatten derart angeordnet sind, daß jede Polteilung jeweils drei Zähne umfaßt, deren magnetische Flüsse gegenseitig um 120° phasenverschoben sind.
2. Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gezahnte Polplatte als gemeinsame Polplatte zwischen den beiden Spulen angebracht ist.
3. Synchronmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne sämtlicher Polplatten in derselben Ebene liegen.
4. Synchronmotor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen derart an eine Wechselstromquelle angeschlossen sind, daß die erzeugten magnetischen Flüsse in den beiden Spulen entgegengesetzt gerichtet sind und daß phasendrehende Mittel vorhanden sind, welch die aus den Zähnen herrührenden Flüsse derart beeinflussen, daß ein nahezu symmetrisches Dreiphasendrehfeld entsteht.
5. Synchronmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als phasendrehendes Mittel ein Kondensator vorgesehen ist, der eine Phasendrehung von etwa 60° zwischen den Strömen in den Spulen herbeiführt.
6. Synchronmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Rotor am Umfang mit Dauermagnetpolen von abwechselnder Polarität versehen ist und sowohl die N-Polzahl als auch die S-Polzahl gleich der Zähnezahl einer Polplatte ist.
7. Synchronmotor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator von der einen Spule auf die andere Spule umschultbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 258 953; britische Patentschriften Nr. 467 963, 518 29ß.