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In einer Richtung selbstanlaufender Synchronmotor Die Erfindung bezieht
sich auf einen in einer Richtung selbstanlaufenden Synchronmotor mit einem dauermagnetischen
Rotor, der längs seines Umfanges eine große Anzahl von Polen abwechselnder Polarität
hat, und mit einem Stator, der eine Erregerspule umgibt und mit einer kleineren
Anzahl von Polzähnen versehen ist die sich abwechselnd von beiden Seiten der Spule
in diese hineinerstrecken, wobei Gruppen von Polzähnen Hauptpole bilden, die durch
Gruppen von Polzähnen abgewechselt werden, die mittels einer gemeinsamen Kurzschlußwicklung
Hilfspole mit in Phase verschobenen Flüssen bilden. Bei diesem bekannten Motor sind
Hilfspole gegenüber vorangehenden Hauptpolen gleicher Polarität über einen Winkel
a gleich 120 bis 150', vorzugsweise gleich 135 bis 140 el. Grad, verschoben
in der Richtung der Flußverschiebung der Hilfs#ole, in der Drehrichtung des Rotors
gemessen. Der Winkel a ist dabei bleich 180-9; el. Grad, wobei p die Phasenverschiebung
zwischen dem Fluß in den Hauptpolen und dem in den Hilfspolen gleicher Polarität
bezeichnet. 99 ist dabei also gleich 30 bis 60 el. Grad.
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Ein solcher Motor, der insbesondere als Kleinmotor mit einem Außendurchtnesser
von z. B. 50 nun, einer Stärke von etwa 12 nun und einer Leistung von weniger
als 2 Watt verwendet wird, ist aus der USA.-Patentschrift 2 437 142 (= britische
Patentschrift 642 477) bekannt. Bei diesem Motor sind die Hauptpole in bezug
auf den Rotor infolge des besonderen Zusammenbaues radial gerichtet während die
Hilfspole sich parallel zu der Rotoroberfläche erstrecken. Da die Anzahl der Hauptpole
weiter gleich der der Hilfspole ist, ist damit die wirksame Oberfläche der Hauptpole,
wo der Fluß hervortritt geringer als die der Hilfspole, so daß der Fluß von den
Hilfspolen her größer als der von den Hauptpolen ist. Um diese Flüsse einander anzugleichen,
sind gewisse Hilfspole in axialer Richtung so weit verlängert, daß sie die Statorplatte
auf der anderen- Seite der Spule berühren oder nahezu berühren. Die teilweise oder
vollständige Berührung hat jedoch den Nachteil, daß ein Teil des Flusses damit mehr
oder weniger kurzgeschlossen wird.
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Es ist auch bekannt, alle Pole in axialer Richtung anzuordnen und
in gleicher Anzahl vorgesehene Haupt- und Hilfspolgruppen symmetrisch zueinander
zu versetzen. Auch durch diese Maßnahmen ist es aber nicht möglich, den Fluß durch
die Hilfspole dem Fluß durch die Hauptpole gleichzumachen.
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Gemäß der Erfindung wird dies erreicht, indem sich alle Polzähne in
bekannter Weise in axialer Richtung erstrecken, die Anzahl der Hauptpole kleiner
ist als die Anzahl. der Hilfspole und die Hilfspole gegenüber vorangehenden
Hauptpolen gleicher Polarität um einen Winkel gleich 360+a el. Grad - in
Drehrichtung des Motors gemessen -
verschoben sind, wobei a # 180-99
el. Grad ist und 99 die Phasenverschiebung zwischen dem Fluß in den Hauptpolen und
dem in den Hilfspolen gleicher Polarität angibt.
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Auf diese Weise erzielt man erstens einen einfacheren Zusammenbau
des Stators mit den Polzähnen; zweitens ist es auf diese einfache Weise möglich,
den Fluß der Hauptpole gleich dem der Hilfspole zu machen, da der Fluß der Hilfspole
infolge der in der Kurzschlußwicklung auftretenden Verluste so weit abgeschwächt
werden kann, daß er gleich dem der Hauptpole wird. Der Motor eignet sich besonders
für den Einbau in Uhren und Schaltuhren.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ermöglicht die axiale Richtung
der Polzähne, diametral einander gegenüberliegende Hilfspole gleicher Polarität
von einer Kurzschlußwicklung in Form einer Platte zu umgeben, welche Platte ein
Lager für die Rotorachse besitzt.
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Der Rotor, der keine körperlichen Pole besitzt, besteht vorzugsweise
aus einem Material, das im wesentlichen nichtkubische Kristalle von Polyoxyden des
Eisens und eines der Metalle Barium, Strontium, Blei und gegebenenfalls Kalzium
enthält, das ein erheblich größeres Moment liefern kann als anderes
dauermagnetisches
Material, da dieses Material erlaubt die N- und S-Pole nahe aneinander anzuordnen,
wobei der Fluß an der Stelle der Pole eine scharfe Spitze aufweist, was mit Rücksicht
auf die schmalen Statorpole vorteilhaft ist An Hand eines schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.
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Fig. 1 und 2 zeigen zwei Statorhälften des Motors in einer
Innenansicht, und Fig. 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie I-1 der Fig.
1.
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Nach Fig. 1 ist eine Statorhälfte in Form eines schachtelförmigen
Gehäuses 1 mit einer Anzahl aus dem mittleren Teil 2 ausgestanzter, gleich
langer Polzähne 3 bis 6 versehen, die senkrecht zum Gehäuseboden abgebogen
sind.
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Die zwei diametral einander gegenüberliegenden Gruppen von
je drei Polzähnen 3 bilden sechs Hauptpole gleicher Polarität während
die zwei diametral einander gegenüberliegenden Gruppen von je drei Polzähnen
4, 5 und 6 sechs Hilfspole mit in Phase verschobenen Flüssen bilden,
da diese Pole mit einer gemeinsamen Kurzschlußwicklung in Form der Kupferplatte
7 versehen sind, die Öffnungen besitzt, durch welche die Hilfspole 4 bis
6 hindurchgeführt sind. Diese Platte ist in der Mitte mit einem Lager
8 mit einer Öffnung 9 für die Rotorwelle versehen. Zwischen der Innenwand
des Gehäuses 1
und den Polzähnen 3 bis 6 ist eine Spule
10 angeordnet.
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Hauptpole gleicher Polarität in. jeder Gruppe sind um 360 el.
Grad gegeneinander verschoben. Dies gilt auch für die Hilfspole gleicher Polarität.
Hauptpole entgegengesetzter Polarität sind gegeneinander um 180 el. Grad
verschoben, ähnlich wie Hilfspole entgegengesetzter Polarität.
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Der Drehsinn des Rotors ist in Fig. 1 durch den Pfeil ang gedeutet.
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Die zwei Hilfspole 6 sind gegenüber den unmittelbar vorangehenden
Hauptpolen 3 gleicher Polarität um einen Winkel von 360+a el. Grad
- in der Drehrichtung des Rotors gemessen - verschoben. Dabei ist
a = 180-T el. Grad, wobei 99 die Phasenverschiebung des Flusses zwischen
dem Hilfspol 6
und dem Hauptpol 3 bezeichnet. Da p in der Praxis
etwa 40 bis 45 el. Grad betragen kann, ist a somit 135 bis 140 el. Grad.
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Infolge der Verschiebung des Hilfspols 6 um 360+a el. Grad
gegen den vorangehenden Haupt-,
pol 3 ergibt sich eine Verschiebung
des Hilfspols 4 zu dem nächstfolgenden Hauptpol 3 von 360-a el. Grad in der
Drehrichtung des Rotors. Die Pole 3 und 4 liegen also nahe einander.
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Die zweite Statorhälfte nach Fig. 2 ist auf ähnliche Weise aufgebaut,
jedoch mit dem Unterschied, daß nur vier Hauptpole 11 vorgesehen sind und
sechs Hilfspole 12, 13 und 14, die alle die gleiche Länge haben. Alle Pole
sind im Gegensatz zu den Polen nach Fig. 1 derart verschoben, daß beim Umlegen
der Statorhälfte von Fig. 1 auf die nach Fig. 2 die Pole der Fig.
1 zwischen die Pole der Fig. 2 gelangen, wenn die Statorhälfte von Fig.
1 in die nach Fig. 2 geschoben wird, was dadurch ermöglicht wird, daß die
Außenwand der ersteren innerhalb der Innenwand der letzteren eingeklemmt werden
kann.
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Da nach Fig. 2 nur zwei Hauptpole beiderseits der Kurzschlußplatte
7 vorhanden sind, stehen die Räume 15 und 16 zur Anordnung
der auf 360-a el. Grad einander naheliegenden Pole 3, 4 der Fig.
1
zur Verfügung.
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Dies ist wie folgt zu erklären: Wenn auch nacl# Fig. 2 zwei diametral
einander gegenüberliegende Gruppen von je drei Hauptpolen 11 vorhanden
wären (in der rechten Hälfte durch den gestrichelten Hauptpol 11' angegeben,
der dann nicht von der Kurzschlußplatte 7 umgeben wäre), würde die Verschiebung
des Hilfspols 12 gegenüber dem Hauptpol 11' in der Drehrichtung (Richtung
des Pfeiles in Fig. 2), entsprechend der Maßnahme nach der erwähnten USA.-Patentschrift,
a el. Grad betragen.
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Gemäß der Erfindung ist der Pol 11' jedoch weggelassen, so daß die
Verschiebung zwischen dem Hilfspol 12 und dem vorangehenden Pol 11 von 360+a
el. Grad künstlich erhalten wird. In diesem Raum kann bei der Zusammensetzung der
beiden Statorhälften der untere Hauptpol 3 der linken Seite der Statorhälfte
gemäß Fig. 1 untergebracht werden. Wäre der HauptpoI 11' vorhanden,
so läge kein hinreichender Raum zur Anordnung der Kurzschlußplatte um den Hilfspol
12 zwischen 12 und 11' vor.
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Da die diametral einander gegenüberliegenden Hilfspole 12 über einen
Polbogen von sechs Polpaaren = 6 - 360 el. Grad gegeneinander verschoben
sind, der Polbogen zwischen 12 und 14 2 - 360
el. Grad und der Polbogen zwischen
den zwei vorhandenen Hauptpolen 11 360 el. Grad beträgt# umfaßt der verbleibende
Teil zwischen 14 und 11 plus dem Teil zwischen 11 und 12
3 - 360 el. Grad. Der Polbogen zwischen 14 und 11 beträgt somit
3 - 360
- (360+«) = 720-a eL Grad. Wenn in dem Raum
15 die Pole 3 und 4 nach Fig. 1 untergebracht werden, beträgt
der Polbogen zwischen den Polen 11
und 3 entgegengesetzter Polarität
180', zwischen 3
und 4 360-a', zwischen 4 und 14 180', insgesamt
sornit gerade die erwähnten 720-a el. Grad.
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Auf diese Weise werden somit zwei diametral einander gegenüberliegende
Gruppen von je fünf Hauptpolen und zwei diametral einander gegenüberliegende
Gruppen von je sechs Hilfspolen erhalten, insgesamt somit zweiundzwanzig
Polzähne.
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Innerhalb der Polzähne ist ein dauennagnetischer Rotor in den Lagern
8 mit zwölf N- und zwölf S-Polen angeordnet, da der Stator im wesentlichen
einem Stator mit vierundzwanzig Polzähnen entsprich4 von denen, wie erwähnt zwe4
nämlich die in dem Raum zwischen 11 und 12, weggelassen sind, was das Moment
nicht merkbar beeinflußt.