DE1438416C - Selbstanlaufender Synchronmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen selbstanlaufenden Synchronmotor mit einem von einer Erregerwicklung magnetisieren Ständer mit ausgeprägten Ständerpolen, die parallel zur Motorachse und in gleichen Winkelabständen voneinander verlaufen und deren Anzahl gleich der Anzahl der gleichnamigen Pole eines dauennagnetisierten Läufers ist, an dessen Umfang eine Vielzahl parallel zur Motorachse verlaufender Nord- und Südpole in etwa gleichem gegenseitigem Abstand abwechseln und dessen Ruhelage bei unerregtem Ständer in der Mitte zwischen jeweils zwei Läuferlagen liegt, in denen einzelne Läuferpole einzelnen Ständerpolen gegenüberliegen..

Bei Synchronmotoren dieser Art zeigt sich, daß der Läufer bei abgeschaltetem Motor in einer solchen Lage zum Stillstand kommen kann, aus welcher er beim Wiedereinschalten des Motors nicht wieder anläuft. Es sind schon verschiedenartige Vorschläge gemacht worden, um den Anlauf derartiger Motoren zu erzwingen.

Es ist ein Synchronkleinmotor mit permanent magnetischem Läufer bekannt, bei welchem aufeinanderfolgenden Ständerpolen Läuferpole abwechselnder Polarität gegenüberstehen (deutsche Auslegeschrift 1096 483). Die Anlaufeigenschaften sollten bei diesen Motoren dadurch verbessert werden, daß wenigstens einer der Läufer- oder Ständerpole breiter und ein ihm nicht unmittelbar benachbarter Läuferoder Ständerpol um einen entsprechenden Wert schmaler ist als die anderen Pole. Man hat also versucht, die Ausgestaltung der Polbreite zur Verbesserung der Anlaufeigenschaften zu verändern.

Einen ähnlichen Weg ist man auch bei einem bekannten Synchronkleinstmotor mit permanent magnetischem Läufer gegangen, der in einem aus zwei Ständerpolblechen zusammengesetzten Ständerpolzackenkäfig umläuft (deutsche Auslegeschrift 1 091 662). Die gewünschte Verbesserung wurde dadurch versucht, daß die axialen Projektionen der Profile der Ständerpolzacken größer sind als die halbe Polteilung. Bei dieser Ausführung sind die Polzacken des einen Ständerbleches gegenüber denen des anderen Ständerbleches um eine halbe Polteilung versetzt angeordnet.

Es ist auch versucht worden, V-förmig angeordnete Ständerpole zu verwenden. Man wollte hierdurch eine verstärkte Verkettung bezüglich des Magnetflusses zwischen Läufer und Ständer erreichen (USA.-Patentschrift 2 432 573). Bekannt ist auch die Maßnahme, die einzelnen Polzacken symmetrisch zu ihren Achsen als P-echtecke, Trapeze oder Dreiecke auszubilden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Synchronmotor zu schaffen, der ein gutes Anlauf- und Betriebsdrehmoment bei gleichzeitig einfacherem Ständeraufbau als die bekannten Motoren besitzt.

Die Erfindung ist bei einem Motor der eingangs genannten Art darin zu sehen, daß der Ständer nur einen einzigen Satz Sländcrpole gleicher Augenblickspolarität aufweist, deren Winkelbreite zwischen 120 und 180 elektrische Grade und deren Länge etwa ⁴/₅ der Läuferpollänge — in Achsrichtung gesehen — beträgt.

Der permanentmagnetische Läufer ist geeignet, in bezug auf die Ständerpole bei abgeschaltetem Motor durchweg eine Lage einzunehmen, in der ein jeder Ständerpol im wesentlichen in einem gleichen Abstand von den Teilen eines Läufer- bzw. Ankerpolpaares liegt. Hierdurch wird ein Selbstanlauf bewirkt, sobald der Ständer wieder eingeschaltet wird.

Durch das Vorsehen nur eines einzigen Satzes von Ständerpolen weist der Motor nicht nur einen einfacheren Aufbau auf, sondern gibt auch ein größeres Drehmoment ab als der mit zwei Ständerpolsätzen versehene Motor.

An Hand nachfolgend beschriebener Figuren ist

ίο die Wirkungsweise eines Motors nach der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Motor, bei welchem die Motorachse in der Schnittebene liegt,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der wichtigsten Teile des Motors in Fig. 1 in auseinandergezogenem Zustand,

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der magnetischen Verhältnisse zwischen Läufer und Ständerpolen.

Der Motor (Fig. 1 und 2) enthält ein Ständergehäuse einschließlich einer Montageplatte 10 und einer Deckplatte 11, eine Ständerwicklung 12, ein Ständerteil 13 und einen Läufer 14. Der Läufer 14 ist auf einer Welle 15 angebracht, die in einer an der einen Seite des Ständergehäuses befestigten Lageranordnung 16 drehbar gelagert ist.

Der Läufer 14 enthält ein ringförmiges Glied 21 mit einer Anzahl permanent magnetischer Bereiche, die auf seiner Umfangsfläche induziert sind. Das ringförmige Glied 21 wird auf einem mit der Welle 15 verbundenen Nabenteil 22 des Läufers getragen.

Das in perspektivischer Ansicht in F i g. 2 dargestellte Ständerteil 13 enthält eine Grundplatte, von der aus ein Satz ausgeprägter Ständerpolc 25 hochragen. Die Darstellung zeigt eine zwölfpolige Anordnung. Die Grundplatte weist eine zentrale Öffnung auf, in der die Lageranordnung 16 gehalten ist. Die Ständerpole 25 sind auf einer im wesentlichen zylindrischen Fläche im gleichförmigen Winkelabstand angeordnet und ragen teilweise in die mittlere Öffnung der Ständerwicklung 12 hinein. Die Ständerpole 25 überdecken das ringförmige Glied 21 zu etwa vier Fünftel in axialer Länge. Wie in Fig. 1 dargestellt, erreichen die Ständerpole 25 nicht ganz die gegenüberliegende Deckplatte 11 des Ständergehäuses. Der dazwischen verbleibende Luftspalt ist größer als derjenige zwischen ringförmigem Glied 21 und Deckplatte 11, damit der Magnetfluß dem günstigsten Weg von den Ständerpolen 25 über das ringförmige Glied 21 zur Deckplatte 11 folgen kann. Dagegen ist der Luftspalt zwischen ringförmigem Glied 21 und den Ständerpolen 25 schmal, um die Drehung des Läufers durch die gegenseitige magnetische Beeinflussung zwischen Ständer- und Läuferpolen zu gestatten. Die Teile 10,11 und 13 sind z. B. aus Stahl mit verhältnismäßig hoher Permeabilität, um Teilstrecken mit einem geringen magnetischen Widerstand für den Magnetfluß zu bilden.

Bei abgeschaltetem Motor kommt der Läufer in einer Lage zum Stillstand, in der die Läuferpole um annähernd 90 elektrische Grade gegenüber den Ständerpolen verschoben sind (F i g. 3). Daher überbrückt ein jeder Ständerpol den Abstand zwischen einem Paar der gegenpoligen Läuferpole, wobei der Ständerpol annähernd in der Mitte dieses Zwischenraumes liegt. Ein Vorteil dieser Ruhelage ist, daß bei dieser Läuferstellung, die sich bei gleicher Anzahl von

Läufer- und Ständerpolen nicht einstellen würde, der Motor beim Einschalten selbsttätig anläuft.

Wie in F i g. 3 schematisch angedeutet ist, sind auf dem Umfang des ringförmigen Gliedes 21 vierundzwanzig Pole (zwölf Polpaare) ausgebildet, die in einem gleichmäßigen Abstand um die Läuferachse liegen. Benachbarte Pole aus der Läuferoberfläche besitzen eine entgegengesetzte Polarität; sie sind abwechselnd mit N und mit S bezeichnet (in F i g. 2 mit Bezugsziffer 26).

Beim Einschalten des Motors sei angenommen, daß durch den vcn der Ständerwicklung 12 erzeugten magnetischen Fluß die Ständerpole 25 in der ersten Halbperiode zu Nordpolen würden, so daß der Läufer in F i g. 3 im Gegenuhrzeigersinn anläuft. Der Läufer vermag sich während einer halben Periode der Speisespannung weit genug vom toten Punkt zu entfernen, so daß bei der nächsten Halbperiode, in welcher die Ständerpole 25 Südpole sind, der Läufer seine Drehung in der gleichen Richtung fortsetzt. Da der Läufer während der ersten Halbperiode über eine Strecke von nur 90 elektrischen Graden drehen muß, um zu beschleunigen und diese Strecke nur halb so lang ist wie die bei synchroner Drehzahl, läßt sich erklären, weshalb der Läufer aus der Ruhelage selbst anläuft und praktisch sofort die volle Synchrongeschwindigkeit erreicht.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Selbstanlaufender Synchronmotor mit einem von einer Erregerwicklung magnetisierten Ständer mit ausgeprägten Ständerpolen, die parallel zur Motorachse und in gleichen Winkelabständen voneinander verlaufen und deren Anzahl gleich der Anzahl der gleichnamigen Pole eines dauermagnetisierten Läufers ist, an dessen Umfang eine Vielzahl parallel zur Motorachse verlaufender Nord- und Südpole in etwa gleichem gegenseitigem Abstand abwechseln und dessen Ruhelage bei unerregtem Ständer in der Mitte zwischen jeweils zwei Läuferlagen liegt, in denen einzelne Läuferpole einzelnen Ständerpolen gegenüberliegen, dadurchgekennzeichnet, daß der Ständer nur einen einzigen Satz Ständerpole (25) gleicher Augenblickspolarität aufweist, deren Winkelbreite zwischen 120 und 180 elektrische Grade und deren Länge etwa ⁴/s der Läuferpollänge — in Achsrichtung gesehen — beträgt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen