DE1218603B

DE1218603B - Single-phase synchronous micro motor with directional starting

Info

Publication number: DE1218603B
Application number: DES86867A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karlheinz Menzel; Alexander Waliauga
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-08-23
Filing date: 1963-08-23
Publication date: 1966-06-08

Description

Einphasen-Synchron-Kleinstmotor mit richtungsbestimmtem Anlauf Ein Einphasen-Synchron-Kleinstmotor mit dauermagnetischem Läufer und einem Ständer mit einfachen Polzähnen ist beim Anlaufen richtungsunbestimmt. Es ist z. B. bekannt, zum Erzwingen einer bestimmten Anlaufdrehrichtung eine Sperre für die unerwünschte Drehrichtung vorzusehen. Einen Einphasen-Synchronmotor, der ohne Sperrvorrichtung nur in einer bestimmten Richtung anläuft, erhält man bekanntlich durch Erzeugung eines möglichst vollkommenen zirkularen S.tänderdrehfeldes mit Hilfe von Hilfspolen, welche einen zeitlich verschobenen Fluß führen und gegenüber den vorangehenden Hauptpolen gleicher Polarität um einen der zeitlichen Flußverschiebung entsprechenden Winkel verschoben sind.Single-phase synchronous miniature motor with directional start-up Single-phase synchronous micro motor with permanent magnet rotor and a stator with simple pole teeth is directionally indeterminate when starting. It is Z. B. known to force a certain starting direction of rotation a lock for the undesired Direction of rotation to be provided. A single-phase synchronous motor that does not have a locking device runs only in a certain direction, is known to be obtained by generation a circular rotating field as perfect as possible with the help of auxiliary poles, which lead a temporally shifted river and opposite the preceding main poles same polarity by an angle corresponding to the temporal flux shift are shifted.

Zur Erzielung der zeitlichen Flußverschiebung werden die entsprechenden Hilfspole mit kurzgeschlossenen Windungen meist in Form von Belastungsbrillen versehen.To achieve the temporal flux shift, the corresponding Auxiliary poles with short-circuited windings are usually provided in the form of load glasses.

Es ist bekannt, daß die Drehrichtung durch Vertauschen der Stellung der Pole zueinander geändert werden kann. In diesem Zusammenhang wurde vorgeschlagen, zur Erzielung einer Drehrichtungsumkehr die beiden Belastungsbrillen wahlweise umsteckbar zu machen. Es ist auch bekannt, zu diesem Zweck die Kurzschlußwicklungen der Hilfspole umzuschalten. Das setzt allerdings voraus, daß als Belastungsmittel aus Draht gewickelte Kurzschlußwicklungen verwendet werden, sofern-beabsichtigt ist, die Umschaltung der Drehrichtung auch betriebsmäßig vornehmen zu können. Diese Lösung erfordert aber einen erheblichen Aufwand, da praktisch sämtliche Pole mit Kurzschlußwicklungen versehen sein müssen. Die erstere Lösung ist zwar relativ einfach, hat aber wieder den Nachteil, daß die beabsichtigte Drehrichtung des Motors schon bei seiner Fertigung zwangläufig festgelegt werden muß.It is known that the direction of rotation can be changed by interchanging the position the poles can be changed to each other. In this context, it was suggested that To achieve a reversal of the direction of rotation, the two load gauges can optionally be repositioned close. It is also known to use the short-circuit windings of the auxiliary poles for this purpose to switch. However, this assumes that wire is wound as the loading means Short-circuit windings are used if the changeover is intended the direction of rotation can also be made operationally. This solution requires but a considerable effort, since practically all poles with short-circuit windings must be provided. The former solution is relatively simple, but again has the disadvantage that the intended direction of rotation of the motor already during its manufacture must inevitably be determined.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Einphasen-Synchron-Kleinstmotoren mit richtungsbestimmtem Anlauf eine einfache Möglichkeit zur Drehrichtungsumkehr zu schaffen, die auch noch am fertigen Motor und sogar betriebsmäßig vorgenommen werden kann. Die Erfindung bezieht sich auf einen bekannten Einphasen-Synchron-Kleinstmotor mit hartmagnetischem Läufer und einem Ständer in Klauenpolart mit Haupt- und Hilfspolzacken in einer einen richtungsbestimmten Anlauf ermöglichenden räumlichen Anordnung, bei dem die Polzacken von auf den Stirnseiten des Ständers befindlichen, jeweils nur Hauptpole oder nur Hilfspole tragenden Ständerpolblechen gebildet sind, am Ständer stirnseitig den Fluß der Hilfspole phasenverschiebende Mittel vorgesehen sind und die Hilfspole zwecks Drehrichtungsumkehr gegen die Hauptpole versetzbar sind. Erfindungsgemäß ist ein solcher Motor dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Stirnseite je ein Ständerpolblech mit Hauptpolen und ein Ständerpolblech mit Hilfspolen angeordnet ist, daß dis die einen Pole tragenden Ständerpolbleche fest und die die anderen Pole tragenden Ständerpolbleche diesen gegenüber zwecks Drehrichtungsumkehr betriebsmäßig drehbeweglich gelagert sind und daß in Umfangsrichtung auf der gleichen zylindrischen Fläche liegende Gruppen von Hauptpolen und Hilfspolen einander folgen, welche zwischen sich den 'für die drehrichtungsumkehrende Polverschiebung der Hauptpolgruppen gegen die Hilfspolgruppen notwendigen Raum frei lassen.The invention is based on the object of single-phase synchronous micromotors with directional start-up, a simple way of reversing the direction of rotation to create, which is also carried out on the finished engine and even operationally can be. The invention relates to a known single-phase synchronous micromotor with magnetically hard runner and a stand in claw pole style with main and auxiliary pin points in a spatial arrangement that enables a directional approach the pole prongs located on the end faces of the stator, each only Main poles or only auxiliary poles supporting stator pole plates are formed on the stator at the end face the flux of the auxiliary poles phase-shifting means are provided and the auxiliary poles can be offset against the main poles for the purpose of reversing the direction of rotation. According to the invention Such a motor is characterized in that a stator pole plate is located on each end face is arranged with main poles and a stator pole sheet with auxiliary poles that dis the one pole-bearing stator pole plates and the stator pole plates supporting the other poles this opposite to the purpose of reversing the direction of rotation operationally rotatably mounted and that groups lying in the circumferential direction on the same cylindrical surface of main poles and auxiliary poles follow one another, which between them the 'for the Direction of rotation reversing pole shift of the main pole groups against the auxiliary pole groups leave the necessary space free.

Einphasen-Synchron-Kleinstmotoren, bei denen an jeder Stirnseite je ein Ständerpolblech mit Hauptpolen und ein Ständerpolblech mit Hilfspolen angeordnet ist, sind an sich bekannt. Ebenso sind auch Einphasen=Synchron-Kleinstmotoren mit Klauenpolständer bekannt, bei denen in Umfangsrichtung auf der gleichen zylindrischen Fläche liegende Gruppen von Hauptpolen und Hilfspolen .einander folgen.Single-phase synchronous micromotors with each a stator pole plate with main poles and a stator pole plate with auxiliary poles are arranged are known per se. Single-phase = synchronous miniature motors are also included Known claw pole stands in which in the circumferential direction on the same cylindrical Groups of main poles and auxiliary poles lying on a surface follow one another.

Durch die gemeinsame Verwendung der erfindungsgemäßen Merkmale bei Synchronmotoren der als bekannt vorausgesetzten Art wird eine Drehrichtungsumkehrbarkeit erreicht, die betriebsmäßig vorgenommen werden kann, da die Pole selber einer räumlichen Verschiebung gegeneinander nicht im Wege stehen.By using the features according to the invention together Synchronous motors of the type assumed to be known will be reversible in the direction of rotation achieved, which can be made operationally, since the pole itself is a spatial Shift against each other do not stand in the way.

Zweckmäßig erfolgt die Lagerung der betriebsmäßig drehbeweglichen Ständerpolbleche in kreisringförmigen Aussparungen der feststehenden Ständerpolbleche. Diese sind zweckmäßig so gearbeitet, daß eine Verschiebung der Hauptpolgruppen gegen die Hilfspolgruppen um eine halbe Polteilung möglich ist.The storage of the operationally rotatable is expediently carried out Stator pole plates in circular recesses in the fixed stator pole plates. These are expediently worked so that a shift of the main pole groups against the Auxiliary pole groups by half a pole pitch is possible.

Die Erfindung wird an Hand. eines in der Zeichnung dargestellten _Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Polabwicklung eines polarisierten Synchronmotors, bei dein alle Pole ausgebildet sind, F i g. 2 eine Polabwicklung eines polarisierten Synchronmotors, bei dem die Haupt- und die Hilfspole in räumlich voneinander getrennten Haupt- und Hilfspolgruppen sektorweise zusammengefaßt sind, F i g. 3 und 4 die Vorder- bzw. Rückansicht der Ständerpolanordnung eines 16poligen Motors mit einer Polausbildung und -verteilung, wie sie in F i g. 2 für acht Polteilungen dargestellt ist.The invention is on hand. an exemplary embodiment shown in the drawing explained. It shows F i g. 1 a pole development of a polarized synchronous motor, in which all poles are formed, F i g. 2 a pole development of a polarized Synchronous motor in which the main and auxiliary poles are spatially separated from each other Main and auxiliary pole groups are grouped together by sector, F i g. 3 and 4 the front or rear view of the stator pole arrangement of a 16-pole motor with one pole formation and distribution, as shown in FIG. 2 is shown for eight pole pitches.

F i g. 1 zeigt eine Polabwicklung eines bekannten polarisierten Synchronmotors, wenn alle Pole ausgebildet wären. Hierbei sind die unbelasteten Pole des einen Ständerpolbleches mit 1' und die des anderen Ständerpolbleches mit 1" bezeichnet. Wie eingangs erwähnt, sind zur Erzielung eines richtungsbestimmten Anlaufes die Hilfspole gegenüber den Hauptpolen im Anlaufdrehsinn nm einen bestimmten Winkel versetzt. Aus bekannten theoretischen überlegungen und praktischen Versuchen ergibt sich, daß bei einer Winkelversetzung von g/4 t" (Polteilung) und einer zeitlichen Verschiebung des Flusses der Hilfspole gegen den der Hauptpöle von 45° elektrisch .ein optimales Drehfeld entsteht. Die zeitliche Verschiebung des Hilfspolflusses wird hierbei durch eine entsprechende Belastung der Hilfspole mit Kupferbrillen erzwungen. Die in entsprechender Weise bezeichneten belasteten Pole 2' und 2" sind also gegenüber den Hauptpolen in der durch einen Pfeil 3 angegebenen Drehrichtung um 3/4 tn versetzt. Sie sind mit einer Schraffur versehen. Bei einer Versetzung der belasteten Pole in umgekehrter Richtung würde man ein Drehfeld bekommen, das entgegengesetzt zum ersteren umläuft. Diese Drehrichtung ist durch einen Pfeil 4 angedeutet. Die dieser Drehrichtung zugeordneten Pole sind gestrichelt gezeichnet. Wie sich aus F i g. 1 ergibt, müßten bei einer derartigen Polanordnung die Pole sehr kleine Abmessungen in Drehrichtung haben, bzw. der Durchmesser des Polkranzes Müßteentsprechend groß gewählt werden. Eine betriebsmäßige Drehrichtungsümkehr ist nicht möglich, da die unbelasteten Pole der Verschiebung der belasteten Pole aus der schraffierten in die gestrichelte Stellung im Wege stehen.F i g. 1 shows a pole development of a known polarized synchronous motor, if all poles were trained. Here are the unloaded poles of one stator pole sheet with 1 'and that of the other stator pole sheet with 1 ". As mentioned at the beginning, are the auxiliary poles opposite the to achieve a directional approach Main poles in the starting direction nm offset a certain angle. From known theoretical considerations and practical experiments it follows that with a Angular displacement of g / 4 t "(pole pitch) and a time shift of the flow of the auxiliary poles against that of the main poles of 45 ° electrical. an optimal rotating field arises. The time shift of the auxiliary pole flux is in this case by a Corresponding loading of the auxiliary poles with copper glasses forced. The in corresponding Way-designated loaded poles 2 'and 2 "are thus opposite the main poles offset by 3/4 tn in the direction of rotation indicated by an arrow 3. they are provided with hatching. In the event of a displacement of the loaded poles in reverse Direction one would get a rotating field that revolves opposite to the former. This direction of rotation is indicated by an arrow 4. The assigned to this direction of rotation Poles are shown with dashed lines. As can be seen from FIG. 1 would have to result in a such a pole arrangement the poles have very small dimensions in the direction of rotation, or the diameter of the pole wreath would have to be chosen to be correspondingly large. One Operational reversal of the direction of rotation is not possible because the unloaded poles of the Shifting of the loaded poles from the hatched to the dashed position stand in the way.

. Bei sehr kleinen polarisierten EinDhasen-Synchronmotoren läßt sieh die betriebsmäßige Drehrichtungsumkehr jedoch einfach realisieren, wenn die Haupt-und Hilfspole des Ständers in bekannter Weise in räumlich voneinander getrennten Hauptpol- und Hilfspolgruppen sektorweise zusammengefaßt sind. Eine derartige Polaufteilung ist in F i g. 2 veranschaulicht. Wie in F i g. 1 sind die Hauptpole mit voll ausgezogenen Linien dargestellt und mit 1' und 1" bezeichnet. Es sind dabei in an sich bekannter Weise aus Platzgründen einige Haupt- und Hilfspole weggelassen worden. Die Hilfspole 2' bzw. 2"' sind schraffiert. Wie man aus der Zeichnung ersieht, ist der Abstand der Hilfspo baruppe von der Hauptpolgruppe 7/4 t", und zwar in Pfeilrichtung 4, welche die Drehrichtung des Feldes angibt. Zur Erzielung der umgekehrten Drehrichtung sind die Hilfspole in Richtung des Pfeiles 3 ebenfalls um den Abstand 7/4 t, versetzt. Der Absta4d vpn 7/4 t, ergibt sich aus der Anzahl der eingesparten Pole. Hieraus ist leicht zu erkennen, daß zur Drehrichtungsumkehr nur eine geringe relative Verschiebung von einer halben Polteilung zwischen belasteten und unbelasteten Polen bzw. Polgruppen notwendig ist.. With very small polarized single-phase synchronous motors, see the operational reversal of the direction of rotation can easily be implemented if the main and Auxiliary poles of the stator in a known manner in spatially separated main pole and auxiliary pole groups are grouped together by sector. Such a pole division is in Fig. 2 illustrates. As in Fig. 1 are the main poles with fully extended Lines shown and labeled 1 'and 1 ". There are known per se For reasons of space, some main and auxiliary poles have been omitted. The auxiliary poles 2 'and 2 "' are hatched. As can be seen from the drawing, the distance is the auxiliary pole group from the main pole group 7/4 t ", in the direction of arrow 4, which indicates the direction of rotation of the field. To achieve the opposite direction of rotation the auxiliary poles are also offset by the distance 7/4 t in the direction of arrow 3. The distance from 7/4 t results from the number of saved poles. From this it is easy to see that there is only a slight relative shift to reverse the direction of rotation of half a pole pitch between loaded and unloaded poles or pole groups necessary is.

In F i g. 3 und 4 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel für die Ständeranordnung eines solchen Motors mit der Polpaarzahl 8 schematisch dargestellt. An Stelle je eines auf den beiden Stirnseiten des Ständers befindlichen Ständerpolbleches sind zwei vorgesehen, wobei das eine Ständerpolblech die belasteten Hilfspole und das andere Ständerpolblech die unbelasteten Hauptpole trägt. F i g. 3 zeigt eine Ansicht von vorn auf die Bleche der einen Stirnseite und F i g. 4 eine Ansicht von hinten auf die Bleche der anderen Stirnseite des Motors. Entsprechend F i g. 2 besteht der Motor aus zwei Hauptpolgruppen mit den Polen 1' und 1" und zwei Hilfspölgruppen mit den Polen 2' und 2". Die Pole 1' werden von einem scheibenförmigen Ständerpolblech 5 getragen, wobei in üblicher Weise die beiden Pole I' aus dem vollen Material der Scheibe 5 herausgearbeitet sind. Das an der Rückseite angeordnete Ständerpolblech 6 ist ebenfalls kreisförmig ausgebildet und trägt die vier Hauptpole 1". Sie sind ebenfalls aus der vollen Scheibe herausgearbeitet. Die entsprechend belasteten Pole 2' bzw. Z" sind auf einer kreisringförmigen Scheibe oder Platte 7 bzw. 8 angeordnet. Sie sind hierbei in kreisringförmigen. Aussparungen 9 bzw. 10 der Scheiben 5 bzw. 6 geführt. Die Aussparungen 9 bzw. 10 sind so gearbeitet, daß sie eine Versetzung der Hilfspole 2 gegenüber den Hauptpolen 1 um den zur Dreh richtungsumkehr benötigten Winkel zulassen. Zu diesem Zwecke besitzen. die Scheiben 7 und 8 Ansätze 11 bzw. 12, die beispielsweise durch Distanzbolzen, welche durch Bohrungen 13 und 14 geführt sind, miteinander verbunden und in Abstand gehalten sind.In Fig. 3 and 4, an exemplary embodiment according to the invention for the stator arrangement of such a motor with the number of pole pairs 8 is shown schematically. Instead of one stator pole plate located on the two end faces of the stator, two are provided, one stator pole plate carrying the loaded auxiliary poles and the other stator pole plate carrying the unloaded main poles. F i g. 3 shows a view from the front of the metal sheets of one end face and FIG. 4 shows a view from behind of the metal sheets on the other end face of the motor. According to FIG. 2 the motor consists of two main pole groups with poles 1 'and 1 "and two auxiliary pole groups with poles 2' and 2". The poles 1 'are carried by a disc-shaped stator pole plate 5, the two poles I' being machined from the solid material of the disc 5 in the usual manner. The stator pole plate 6 arranged on the rear side is also circular and carries the four main poles 1 ″. They are also worked out of the solid disk. The correspondingly loaded poles 2 ′ and Z ″ are arranged on an annular disk or plate 7 and 8, respectively . They are here in the form of a circular ring. Recesses 9 and 10 of the disks 5 and 6 , respectively. The recesses 9 and 10 are made so that they allow an offset of the auxiliary poles 2 with respect to the main poles 1 by the angle required to reverse the direction of rotation. Own for this purpose. the disks 7 and 8 lugs 11 and 12, which are connected to one another and kept at a distance, for example by spacer bolts which are guided through bores 13 and 14.

In üblicher Weise ist der Raum zwischen den Scheiben 5 und 6 und dem PoIkranz mit der Primärwicklung versehen, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Ebenfalls nicht dargestellt ist der Permanentmagnet1äufer, der sich innerhalb des Polkranzes um eine Achse dreht, die in einer Längsbohrung 15 der Scheiben 5 und 6 drehbeweglich gelagert ist.In the usual way, the space between the discs 5 and 6 and the Polished wreath provided with the primary winding, which is not shown in the drawing is. Also not shown is the permanent magnet rotor, which is located within of the pole ring rotates about an axis which is located in a longitudinal bore 15 of the disks 5 and 6 is rotatably mounted.

Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip läßt sich auch für Schrittschältmotoren verwenden.The principle on which the invention is based can also be used for stepper motors use.

Claims

Claims: 1. Single-phase synchronous miniature motor with a hard magnetic rotor and a stator in claw pole type with main and auxiliary pole prongs in a spatial arrangement that enables a directional start-up, in which the pole prongs are located on the end faces of the stator and each carry only main poles or only auxiliary poles Ständerpolblechen are formed, -am the stator at the end of the flux of the auxiliary poles phase-shifting means are provided and the auxiliary poles are displaceable for the purpose of reversing the direction of rotation against the main poles, since 9 e indicates that one at each end. Stator pole plate (5, 6) with main poles (i`, 1 ") and a stator pole plate (7,8) with auxiliary poles (2 ', 2") is arranged in such a way that the stator pole plates carrying one pole are fixed and those carrying the other poles Stator pole plates are operatively rotatably mounted opposite these for the purpose of reversing the direction of rotation and that groups of main poles and auxiliary poles located in the circumferential direction on the same cylindrical surface follow each other, which leave the space necessary for the reversing pole shift of the main pole groups against the auxiliary pole groups between them.

2nd engine according to claim 1, characterized in that the operationally rotatable stator pole plates stored in circular recesses (9,10) of the stationary stator pole plates are.

3. Motor according to claim 2, characterized in that the recesses in the fixed stator pole plates are worked so that a shift of the Main pole groups against the auxiliary pole groups by half a pole pitch is possible. Documents considered: German Patent No. 841166; German Utility model No. 1814 569; U.S. Patent Nos. 2,081,993, 2,382,333.