DE1413494C

DE1413494C - Single-phase electric motor with a magnetized rotor and guaranteed starting torque

Info

Publication number: DE1413494C
Authority: DE
Inventors: Robert Lausanne Favre (Schweiz)
Original assignee: Golay-Buchel & Cie. S.A., Malley, Lausanne (Schweiz)
Publication date: 1972-09-14

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen motor mit einem magnetisierten Läufer und sicher-Einphasenmotor mit einem magnetisierten Läufer gestelltem Anlaufdrehmoment mit auf den Ständerund sichergestelltem Anlaufdrehmoment. polschuhen angeordneten Erregerwicklungen, mitThe invention relates to an electric motor with a magnetized rotor and a safe single-phase motor starting torque set with a magnetized rotor on the stator and assured starting torque. pole pieces arranged exciter windings, with

Ein bekannter Synchronkleinstmotor dieser Art einem konstanten Luftspalt zwischen den Polschuhen (deutsche Patentschrift 1 091 662) hat einen Ständer- 5 und dem Läufer und mit Mitteln im Bereich des polzackenkäfig, bei welchem zur Erzielung eines Ständerteiles, welche die möglichen Ruhestellungen sicheren Selbstanlaufs des Läufers aus allen mög- des Läufers unter Ausnutzung von dessen magnetilichen Ruhelagen die axialen Projektionen der Profile schem Fluß so festlegen, daß bei Einschaltung der der Ständerpolzacken größer als die halbe Polteilung Erregung stets ein Anlaufdrehmoment vorhanden sind. Der auf diese Weise erzielte Effekt einer Ände- io ist, ist die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe rung der effektiven Luftspalte zwischen Läufer- und dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer mit magne-Ständerpolen als Funktion der Läuferwinkelstellung tischen Widerständen versehen ist, die als den Stänwird bei diesem bekannten Motor noch dadurch ver- der in seinen zwischenpolareh Grenzflächen diagrößert, daß man die zweiseitige Verkettung, also metral trennende Spalte ausgebildet sind,
den magnetischen Fluß über das Ständereisen von der 15 Durch diese einfache Maßnahme wird erreicht, daß einen zur anderen Ständerpolhälfte, durch einen sich der magnetisierte Läufer in seiner Ruhestellung Umfangsluftspalt, welcher beide Ständerhälften mit seiner polaren Achse stets in Richtung der trennt, herabsetzt. Diese in Umfangsrichtung ver- zwischenpolaren Ständerpolachse außerhalb der laufenden Ständerspalte stellen jedoch nur einen toten Zone einstellt, weil das magnetische Läuferkonstanten magnetischen Widerstand dar, der allein 20 feld bestrebt ist, sich über einen magnetischen Pfad einen durch die Winkellage des Läufers bestimmten kleinsten magnetischen Widerstands zu schließen.
Magnetfluß nicht verändern kann. Der geringe Mehraufwand an Erregerleistung, wel-A known synchronous miniature motor of this type with a constant air gap between the pole pieces (German patent specification 1 091 662) has a stator 5 and the rotor and with means in the area of the pole-tooth cage, in which to achieve a stator part which enables the rotor to start up the possible rest positions safely all possible rotor, using its magnetic rest positions, fix the axial projections of the profiles in such a way that a starting torque is always present when the stator pole prongs are activated greater than half the pole pitch. The effect achieved in this way is a change, the invention is to solve this problem tion of the effective air gap between rotor and characterized in that the stator is provided with magnetic stator poles as a function of the rotor angular position table resistances, which is called the stator In this known motor, its interpolar boundary surfaces are enlarged by the fact that the bilateral linkage, i.e. metrically separating gaps, are formed,
the magnetic flux over the stator iron from the 15 By this simple measure it is achieved that one to the other stator pole half, through a circumferential air gap of the magnetized rotor in its rest position, which separates both stator halves with its polar axis always in the direction of, is reduced. However, this stator pole axis with interpolation in the circumferential direction outside the running stator gap only sets a dead zone, because the magnetic rotor constant represents magnetic resistance, which alone field tends to achieve a minimum magnetic resistance determined by the angular position of the rotor via a magnetic path shut down.
Magnetic flux cannot change. The slight additional expenditure on excitation power, which

Um auch bei einfacher aufgebauten Einphasen- eher infolge der Erhöhung des magnetischen Wider-In order to be able to use a single-phase structure with a simpler structure,

motoren mit einem magnetisierten Läufer, mit auf Standes im Ständerkreis erforderlich ist, fällt prak-motors with a magnetized rotor, with a stand in the stator circle is required, is practically

den Ständerpolschuhen angeordneten Erregerwick- 25 tisch nicht ins Gewicht und wird durch die optimaleThe exciter winding table arranged on the stator pole shoes does not matter and is due to the optimal

lungen und mit einem konstanten Luftspalt zwischen Geometrie des Ständers mehr als aufgewogen, dessenlungs and with a constant air gap between the stand's geometry more than outweighed its

den Polschuhen und dem Läufer das Anlaufdreh- Pole sich praktisch über den gesamten Läuferumfangthe pole pieces and the rotor, the starting rotating pole extends practically over the entire circumference of the rotor

moment aus jeder Ruhelage des Läufers sicherzu- erstrecken und nur durch den kleinen Ständerspalttorque from every rest position of the rotor and only through the small column gap

'stellen, wurde bereits vorgeschlagen (deutsches Pa- voneinander getrennt sind. Es genügt, wenn die'has already been suggested (German passports are separated from each other. It is sufficient if the

tent 1 263 914, Fig. 8), im Bereich des Ständerteiles 30 Breite dieses Ständerspalts ungefähr 10% der Breitetent 1 263 914, Fig. 8), in the area of the stand part 30, the width of this stand gap is approximately 10% of the width

Mittel vorzusehen, welche die möglichen Ruhestel- des diametralen Luftspaltes, d. h. also der doppeltenTo provide means, which the possible rest of the diametrical air gap, d. H. so the double

lungen des Läufers unter Ausnutzung von dessen Breite des radialen Luftspalts zwischen Läufer undlungs of the rotor using the width of the radial air gap between the rotor and

magnetischem Fluß so festlegen, daß bei Einschalten Ständer, beträgt; dann wird bereits ein den Motor inset magnetic flux so that when switched on, stator is; then the engine is already in

der Erregung stets ein Anlaufdrehmoment vorhanden eine Selbstaufstellung treibendes Drehmoment er-the excitation always has a starting torque a self-determination of the driving torque

ist. Gemäß diesem Vorschlage werden, wie schema- 35 reicht, das größenordnungsmäßig etwa 20"/0 desis. According to this proposal, as shown in the diagram, the order of magnitude is about 20 "/ 0 des

tisch auch in der vorliegenden F i g. 2 gezeigt, Zu- Motornennmoments entspricht. Die Erhöhung dertable also in the present FIG. 2, corresponds to the nominal motor torque. Increasing the

satzmagnete in der Nähe des Läuferumfangs so ange- Verluste ist hierbei derjenigen äquivalent, die manset magnets in the vicinity of the rotor circumference so that losses is equivalent to that which one

ordnet, daß der Läufer, stets in eine Ruhestellung erhält, wenn man bei Abwesenheit von Ständer-arranges that the runner is always in a position of rest if, in the absence of stand

außerhalb der toten Zone bewegt wird, die durch spalten den Luftspalt zwischen Läufer und Ständeris moved outside the dead zone by splitting the air gap between the rotor and the stand

das Zusammenfallen der polaren Achsen von Stan- 40 um 10% erhöht. Erfahrungsgemäß fällt eine der-the coincidence of the polar axes of Stan 40 increased by 10%. Experience has shown that one of the

der und Läufer bestimmt ist. Eine andere bereits artige Luftspalterhöhung, insbesondere bei Verwen-who is destined and runner. Another kind of air gap increase, especially when using

vorgeschlagene Lösung (Fig. 7 des Patents 1 263 914) dung von dauermagnetisierten Läufern mit hoherproposed solution (Fig. 7 of the patent 1 263 914) training of permanently magnetized rotors with high

besteht gemäß der schematischen Darstellung nach Koerzitivkraft, nicht ins Gewicht,consists according to the schematic representation according to coercive force, not weight,

vorliegender Fig. I darin, die gekrümmten Flächen Auch die Mehrteiligkeit des Ständers, die übrigenspresent Fig. I therein, the curved surfaces also the multi-part structure of the stand, which incidentally

der Ständerpolschuhe exzentrisch derart zur Achse 45 sowohl bei dem eingangs erwähnten, bekanntenthe stator pole shoes so eccentrically to the axis 45 both in the case of the known

des Läufers anzuordnen, daß die Luftspalte zwischen Motor als auch bei der früher vorgeschlagenen Lö-of the rotor to arrange that the air gaps between the motor as well as in the case of the previously proposed

Läuferumfang und Ständerpolflächen längs des Lau- sung gemäß F i g. 2 in Kauf zu nehmen ist, bedeutetRotor circumference and stator pole surfaces along the solution according to FIG. 2 is to be accepted means

ferumfangs progressiv abnehmen. Dadurch wird wegen des einfachen und gleichen Aufbaus derdecrease progressively. This is because of the simple and identical structure of the

erreicht, daß sich der Läufer in seiner Ruhestellung Ständerteile keinen ins Gewicht fallenden Mehrauf-achieved that the runner in its rest position does not have any significant additional

stets so einstellt, daß seine polare Achse auf den 50 wand bei der Fertigung.always adjusts its polar axis to the 50 wall during manufacture.

Bereich des kleinsten Luftspaltes gerichtet ist und Der Einphasenmotor nach der Erfindung wirdArea of the smallest air gap is directed and the single-phase motor according to the invention is

damit aus der toten Zone herausgedreht wird. vorzugsweise mittels bekannter elektronischer Lei-so that it is turned out of the dead zone. preferably by means of known electronic lines

Während die erste dieser vorgeschlagenen Lösun- stungsstufen derart betrieben, daß die Ein- und Ausgen Zusatzmagnete und die zweite Lösung eine be- schaltung der Erregerwicklungen bzw. die Stromsondere Ausbildung und Anordnung der Ständerpole 55 richtungsumkehr in den Erregerwicklungen durch mit ungleichmäßigem Luftspalt zwischen Ständer- ein auf dem Läufer angebrachtes Organ elektropolen und Läufer erfordert, liegt der Erfindung die magnetisch, photoeiektrisch oder auf andere beAufgabe zugrunde, einen Einphasenmotor mit in kannte Weise als Funktion der Winkelstellung des Umfangsrichtung in ihrer Polarität abwechselnden Läufers gesteuert wird.During the first of these proposed solution stages operated in such a way that the inputs and outputs Additional magnets and the second solution a wiring of the excitation windings or the special current Training and arrangement of the stator poles 55 reversal of direction in the field windings with an uneven air gap between the stator - an organ attached to the runner electropoles and rotor requires, the invention is the magnetic, photoelectric or other task based on a single-phase motor with in a known way as a function of the angular position of the Circumferential direction is controlled in their polarity alternating rotor.

Ständerpolen und mit konstantem Luftspalt zwischen ⁶° Während die Fig. 1 und 2, wie erwähnt, zweiStator poles and with a constant air gap between ⁶ ° While FIGS. 1 and 2, as mentioned, two

den Polschuhen und dem Läufer so weiterzuentwik- bereits vorgeschlagene Lösungen zeigen, stellt F i g. 3show the pole pieces and the rotor so weiterzuentwik- already proposed solutions, F i g. 3

kein, daß eine optimale Geometrie der Ständerpole schematisch einen Motor nach der Erfindung dar.no that an optimal geometry of the stator poles schematically represents a motor according to the invention.

— daß heißt, mit sich praktisch über den genannten Danach besitzt der Motor einen diametral in Pfeil-- that is, with itself practically above the mentioned Then the engine has a diametrically in arrow

Läuferumfang erstreckenden und eng aneinander- richtung magnetisierten Läufer 3, bei dem es sichRotor circumference extending and closely to one another magnetized rotor 3, in which it is

grenzenden Polen — erreichbar und das Anlaufdreh- 65 entweder um einen Dauermagneten mit den Polen N bordering poles - reachable and the start-up turning 65 either around a permanent magnet with the poles N

moment ohne Verwendung zusätzlicher Bauteile und S oder um einen elektromagnetisch erregtenmoment without the use of additional components and S or around an electromagnetically excited

sichergestellt ist. Läufer mit den entsprechenden Polen handeln kann,is ensured. Runner can trade with the corresponding poles,

Ausgehend von einem elektrischen Einphasen- sowie einen zweipoligen Ständer, der längs seinerStarting from a single-phase electrical stand as well as a two-pole stand that runs along its

zwischenpolaren Achsen diametral unter Bildung der kleinen Spalte 4 in zwei Hälften 1 und 2 aufgeschnitten ist. Die zwischen den Ständerpolen vorgesehenen Aussparungen 5 dienen zum Einlegen der nicht dargestellten Ständerwicklung.between the polar axes diametrically cut into two halves 1 and 2 to form the small gap 4 is. The recesses 5 provided between the stator poles are used to insert the stator winding not shown.

Wenn der Motor außer Betrieb ist, nimmt der Läufer 3 die dargestellte Ruhestellung ein, in welcher seine polare Achse mit der zwischenpolaren Achse der Ständerpole zusammenfällt, wobei sich sein Feld, wie schematisch durch Pfeillinien angedeutet, direkt über jeweils einen Ständerpol schließt. Dieser magnetische Kreis hat einen geringeren magnetischen Widerstand als ein in jeder anderen Stellung des Läufers vorhandener und den Übergang zwischen den Ständerpolen über einen der Spalte 4 einschlie-Bender magnetischer Kreis.When the engine is not in operation, the rotor 3 assumes the rest position shown, in which its polar axis coincides with the interpolar axis of the stator poles, whereby its Field, as indicated schematically by arrow lines, closes directly over a respective stator pole. This magnetic circuit has a lower magnetic reluctance than one in any other position of the The rotor and the transition between the stator poles via one of the columns 4 including bender magnetic circuit.

Der Ständer nach der Erfindung kann mit Polen optimaler Geometrie, d. h., mit sich praktisch über den gesamten Läuferumfang erstreckenden und eng aneinandergrenzenden Polen, ausgebildet werden, da der ganze Bereich um den Läufer für die Ständerpole zur Verfügung steht. Im Beispiel nach F i g. 3 erstrecken sich die Polflächen des zweipoligen Ständers über nahezu 180°. Selbstverständlich ist die Erfindung auch auf Ständer beliebiger Polzahl P anwendbar, wobei dann jeder Polschuh einen Winkelbereich von praktisch nahezu 360 °/P einnehmen kann. Dadurch wird bei der Kommutierung bzw. der periodischen Erregung der Ständerwicklung die erstrebenswerte theoretische Rechteckspannung auf optimale Weise angenähert.The stator according to the invention can be designed with poles of optimal geometry, ie with poles that extend practically over the entire circumference of the rotor and are closely adjacent to one another, since the entire area around the rotor is available for the stator poles. In the example according to FIG. 3, the pole faces of the two-pole stator extend over almost 180 °. Of course, the invention can also be applied to stator with any number of poles P, in which case each pole shoe can occupy an angular range of practically almost 360 ° / P. As a result, during the commutation or the periodic excitation of the stator winding, the theoretical square-wave voltage, which is worth striving for, is approximated in an optimal manner.

Claims

Claim:

Single phase electric motor with a magnetized one Rotor and assured starting torque, with arranged on the stator pole pieces Excitation windings, with a constant air gap between the pole pieces and the rotor and with means in the area of the Stand part, which the possible rest positions of the runner taking advantage of it Set the magnetic flux so that when the excitation is switched on there is always a starting torque is present, characterized that the stator (1, 2) is provided with magnetic resistances, which act as the stator in its interpolar interfaces diametrically separating gaps (4, 5) are formed.

1 sheet of drawings