DE1488267A1 - Runner without sticking moment - Google Patents

Runner without sticking moment

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DE1488267A1 DE19641488267 DE1488267A DE1488267A1 DE 1488267 A1 DE1488267 A1 DE 1488267A1 DE 19641488267 DE19641488267 DE 19641488267 DE 1488267 A DE1488267 A DE 1488267A DE 1488267 A1 DE1488267 A1 DE 1488267A1
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Description

Dipl.-lng. HORSTAUERDipl.-Ing. HORSTAUER

Patentanwalt -Patent attorney -

Anmelder:NX PMiLlPS'GLOElLAMPENFABRlEKEM · Grp/HIApplicant: NX PMiLlPS'GLOElLAMPENFABRlEKEM · Grp / HI

Akfe: PHH- 338
Anmeldung vom: Η. Juli I964 1^88267Akfe: PHH- 338
Registration from: Η. July I964 1 ^ 88267

"Läufer ohne Klebemoment'"Runner without sticking moment"

Die Erfindung bezieht sich auf einen Synchronmotor leatehend aus einem Stator und einem permanent magnetischen Läufer mit je wenigstens einen Polpaar. Jolche Motoren haben auch bei nicht erregter Spule ein Drehmoment, das den Läufer in die Iiteilung dreht, in der der magnetische gesamte Fluss im Luftspalt maxi na1 ist. Dieses Drehmoment, in folgerden Klebemoripnt genannt, ist im allgemeinen unerwünscht.The invention relates to a synchronous motor consisting of a stator and a permanent magnetic rotor, each with at least one pair of poles. Jolche engines have also not excited coil, a torque that rotates the rotor in the Ii distribution in which the magnetic flux in the air gap entire maxi na1 is. This torque, referred to in the following as adhesive torque, is generally undesirable.

Die Ruhelage des Magnet laufe rs im Stator >ei rieht erregter Spule ist so, dass seine Induktion zu der de? bpuler.felaes parallel steht und kein Drehmonent auf ihn auegeübt wird, wenn die Spule erregt wira. Man kann durch unsymmetrische Statorformeπ dafür sorgen, dass die Ruhelage um einen kleinen Winkel, z.B. 4° el. verschoben wird. Bessere Anlaufbedingunften ergeben sich aber, wenn dieser Winkel grosser wäre, d.h. wenn man keine Kle>ekraft hat und durch eine andere Vorrichtung ein Richtmoment so erzeugt, dass in der Ruhelage die Induktion des Magnetlaufers zu der des Spulenfeldes rechtwinklig steht.The rest position of the magnet runs in the stator> some are more excited Coil is such that its induction to the de? bpuler.felaes parallel stands and no torque is exerted on it when the coil is energized wira. One can ensure by asymmetrical Statorformeπ that the rest position is shifted by a small angle, e.g. 4 ° el. However, better start-up conditions result if this angle is larger would be, i.e. if one has no adhesive force and by some other device a straightening torque is generated in such a way that in the rest position the induction of the Magnet runner to that of the coil field is at right angles.

Ausserdrem überlagert sich dae KLlebemoment im synchronen fLauf dem dur@ii Spulen- und Läuferfeld erzeugten elektrischen Drehmoment M ,. Damit wird zw&t' die im Mittel abgegebene Leistung nicht verändert, aber ein^ungleichnässiger Verlauf de» Drehmomentee über eine Umdrehung· erzeiAusserdrem superimposed dae KLlebemoment in synchronous f run the major @ ii coil and rotor field generated electric torque M. This will tw t 'does not alter the emitted an average performance, but a ^ ungleichnässiger course de "Turn Momentee over one revolution · dire

Dieses unerwünschte Klebemoment kann man verringern, wenn Laut der Erfindung der Läufer axial in wenigsten» zwei Teil« unterteilt ietr deren Pole untereinander um 90° el. verschoben ·1ηα.This unwanted detent torque can reduce it if According to the invention, the rotor axially in at least "two part" divided iet r the poles to each other by 90 °. · Moved 1ηα.

Ε» gelingt «ogar das Klebemoment aufzuheben, wenn nan naeh einer anderen Au«führung laut der Hrflndung der Lüufer in zwei Teile gleicher ,Länge untertüirt," wobei der Laufer in axialer Richtung •younetriach gegenüber dem Stator angeordnet ist.The sticking moment "succeeds" in eliminating the sticking moment if, according to another version, the runner subdivides it into two parts of equal length, "with the runner being arranged in the axial direction opposite the stator.

■ . - 2 - . fHN.358■. - 2 -. fHN.358

Nach einer Weiterbildur.fr der Erfindung ist der Läufer in drei Teile unterteilt, von denen der mittlere Teil eine Länge hat gleich der halVen Höhe des zusammenwirkenden Statorpakets und die beiden äusseren Teile, die untereinander gleich sindr wenigstens ein Viertel der Lauferlange haVen und die Induktion des ersten Teils zur Induktion der beiden anderen Teile einen Winkel von vorzugsweise 90° el. bildet. Auch in diesem Falle ist der Rotor in axialer Riehtung symmetrisch gegenüber dem Stator angeordnet. Durch eine derartige Anordnung vermeidet man eine periodische axiale Verschiebung dee Läufers soweit sein axiales Spiel dies zulassen würde, bzw.. ein periodischer Druck in axialer Richtung auf die Lagerung.After a Weiterbildur.fr the invention, the rotor in three parts is divided, of which the middle portion has a length equal to the Halven height of the cooperating stator core and the two outer parts which are identical to one another r at least a quarter of the Laufer Lange Haven and the induction of the first part for the induction of the other two parts forms an angle of preferably 90 ° el. In this case, too, the rotor is arranged symmetrically with respect to the stator in the axial direction. Such an arrangement avoids a periodic axial displacement of the rotor insofar as its axial play would allow this, or a periodic pressure in the axial direction on the bearing.

Durch die Anordnung der Teile des Läufermagneten unter 90* el. setzt sich der resultierende magnetische Fluss um einen Faktor v2 herab. Macht man die wirksame Magnetfläche des Läufers, d»h. den magnetischen Fluss oder die Windungszahl der ätatorspule und in dieser Weise die durch den magnetischen Fluss induzierte Spannung, um den Faktor V2 grosser, so ergi*bt sich ein Motor mit dem gleichen elektrischen Drehmoment eines Motors mit ungeteiltem Läufer» jedoch ohne Klebemoment. Kin solcher Motor ist aber nicht gut geeignet für !selbstanlauf, «eil die Ruhestellung des Läufers nicht eindeutig ist. Für den Selbstanlauf sollte der Läufer in seiner Ruhelage eine Induktion aufweisen, deren Richtung mit der Richtung de« öpulenfeldee eines Statorpolpaare» einen Winkel von mindestens 5° el. vorzugsweise 90* el. bildet. Die· kann man dadurch erreichen da·· laut einer anderen Weiterbildung der Erfindung wenigstens ein Hilfsmagnet so angeordnet ist, da·· in den dadurch bei nicht-erregter(n) Statorspule(n) entstehenden stabilen Ruhelagen dit magnetische Induktion jedes Polpaaree des Läufers mit der Richtung des Spulenfeldes eines Statorpolpaares einen Winkel von mindesten» 5* ·!· vorzugsweise 90* el. bildet. 2ua Beispiel ragt derBy arranging the parts of the rotor magnet below 90 * el., The resulting magnetic flux is reduced by a factor of v2. If one makes the effective magnetic area of the rotor, i. the magnetic flux or the number of turns of the actuator coil and in this way the voltage induced by the magnetic flux , which is greater by a factor of V2 , the result is a motor with the same electrical torque as a motor with an undivided rotor, but without a sticking torque. Such a motor is, however, not well suited for self-starting because the rest position of the rotor is not clear. For self-starting, the rotor should have an induction in its rest position, the direction of which forms an angle of at least 5 ° el., Preferably 90 ° el., With the direction of the "open field of a stator pole pair". This can be achieved in that, according to another development of the invention, at least one auxiliary magnet is arranged in such a way that each pole pair of the rotor is also magnetically induced in the stable rest positions resulting from the non-excited stator coil (s) the direction of the coil field of a stator pole pair forms an angle of at least »5 * ·! · preferably 90 * el. 2ua example protrudes

BAD ORDINALBAD ORDINAL

' - 'j - PHH. 3J8'-' j - PHH. 3J8

U88267U88267

Lauf ργ in axialer Richtung > Pidsei tig über die gleiche Lh npe ausRun ργ in the axial direction> Pidsei tig over the same Lh npe

undand

dein Ötator hinaus/ist an Umfang vor v/enigidens einem der hinausragenden Lauf erteile wenigstens ein Hi If srna^ne t angeordnet.your Ötator out / is in extent before v / enigidens one of the protruding Run give at least one Hi If srna ^ ne t arranged.

lias gleiche Ziel kar.n man auch dadurch erreichen, dass laut einer anderen husi üi.run,; der Erfindung- auf der Läuferwelle auRserhall: des jtators ein Hi If «r-a^net arf-eordnet ist, der von einem feis !stehenden Eiaenrü:kKch3uiJi3 i;o ιιγ..-ί"-Ί'Ργ if:t, dass der Läufer bei nicht-erregter 13j-uIe vienigst<jnr, '.ία stabil«3' Ki:helaf en hat» in denen die resuliierende n.af-neti ;;i hf Induktion eines Lliuferj el jaares n.it tier :ic!.tiinf des nagnetis-chen Felden ^ines bta tor pol paares einen frofi-en Winkel von vor::uf*o*eise ()Ü" ei. bildet.lias the same goal kar.n one can also achieve that, according to another husi üi.run ,; the Erfindung- on the rotor shaft auRserhall: the jtators is a Hi If «ra ^ net arf eordnet that of a feis standing Eiaenrü: kKch3uiJi3 i o ιιγ ..- ί"-Ί'Ργ if: t that the runners in non-excited 13j-UIE vienigst <j no, '.ία stable' 3 'Ki: hela f s is "where resuliierende n.af - neti; i hf induction of Lliuferj el jaares n.it animal: ic! .tiinf the nagnetic field ^ ines bta tor pole pair a frofi-en angle from in front of :: uf * o * eise ( ) Ü " ei. forms.

in noch t inej- .'inneren Ausführunf: des Lotorb laut der Erfindung i£-t der iii If Hna^tnet ■ so din«rsioniert, dftsa für einen vorfe^e1, enen Be trie>"?5-uatand den ϊ,'.Μοτκ 'as durch der Hi If snafoieten erzeugte . Klebenonent in seiner (Jrösse den des elektri t>chen Komertes rleich ist una in «einer Phasen lupe ge pe nül er dem elektrischen !Orient nähfrunfrsweiae 1fH-° verschoben ist.in still t inej- .'internal execution: the Lotorb according to the invention i £ -t the iii If Hna ^ tnet ■ so din «rsioniert, dftsa for a pre ^ e 1 , enen enterprise>"? 5-uatand the ϊ , '. Μοτκ' as produced by the Hi If snafoieten. Glue component in its (size that of the electrical comer is right and in a phase magnifying glass pe nü it is shifted 1fH- ° to the electrical! Orient.

Verdichtet nan nänlich auf die 90°-Stelle der Induktion des Laniers gegenüber cer utatorachse. in der Kuhelapie Hrd lässt einen kliimren V/inkel zu, ao kern das KleVen.oment durch die Grö'sse des Hilfsmaftneten und die Verdrehung des Eiseniückschlussee so in Crösse und Phasenlage IeBtKt-If gt »erden, dass in einem Vestimmien Arbeitsjaankt des Motors und nur tei einem einzigei. Drehsinn die LJumme des llel-emomiünts und des elektrischen .J'.Omentes praktirch konntant sind*'' tan* solcher Motor hat also im Synchronlauf den Drehmomentenverlauf über eirfe Undrehung wie ein Mehrphaeenmotor.Namely, condenses to the 90 ° point of induction des Laniers opposite cer utator axis. in the cow therapy Hrd leaves Close a small arm, so the small moment comes from the size of the auxiliary force and the twisting of the Eiseniückschlussee so in Size and phase position IeBtKt-If> ground that in a Vestimmien Arbeitsjaankt the engine and only part of a single one. Direction of rotation the LJumme of the llel-emomiünt and the electric .J'.Omentes practically able are * '' tan * such a motor has the torque curve in synchronous operation over rotation like a multi-phase engine.

• Bei der^ AnordnuniT des EisenrückßchlUßFes muas darauf geachtet werden» άβεa dieser hücketjhluss den nagnetischen Widerstand dee ätat^rs nicht' unzulässig-beeinflusst. Die beiden Eisenkreise müssen• When arranging the iron return, you must pay attention to it Attention is paid to this hindrance to the magnetic resistance dee ätat ^ rs not 'impermissibly-influenced. The two iron circles must

" 8Ö%8 12/1Q28"8Ö% 8 12 / 1Q28

- 4 -■ PHN.35Θ·- 4 - ■ PHN.35Θ ·

räumlich weit genufr voneinander getrennt sein.be spatially far separated from each other.

Das Obenstehende wird durch einige Ausführungsbeispiele näher erläutert in denThe above is explained in more detail in some exemplary embodiments

Fig. 1 eine Anordnung laut der Erfindung mit einem Läufer aus zwei gleichen Teilen darstellt, die aus dem Statorpaket symmetrisch hinausragen und mit Hilfsmagneten versehen ist.Fig. 1 shows an arrangement according to the invention with a rotor made of two equal parts, which are symmetrical from the stator protrude and is provided with auxiliary magnets.

Fig. 2 einen Rotor laut der Erfindung, der aus drei Teilen besteht und nit einem Hilfsmagneten mit Eisenrückschluss versehen ist, wobei die Induktionen dee Läufers und des Hilfslaufers einen Winkel von ungefähr 90° el. bilden. 2 shows a rotor according to the invention, which consists of three parts and is provided with an auxiliary magnet with an iron back yoke, the inductions of the rotor and the auxiliary rotor forming an angle of approximately 90 ° el.

In Fig. 1 ist zwischen den Statorpolen 1 ein zweipoliger Läufer 2, bestehend aus zwei gleichen Teilen 3 und 4» angeordnet, die symnetriech aus dem btatorpaket in axialer Richtung hinausragen. Am Hände des Statorpakets sind 2 Hilfsmagneten 5 und 6 vorgesehen, die gegenüber der Achse des Stators derart um 45* verschoben sind, dass die Induktion dieser Hilfsmagneter 5 und 6 untereinander einen Winkel von 90° bilden. Hierdurch wird der Läufer in seiner Ruhelage in einer solchen Stellung festgehalten,' dass die Gesamtinduktion des Läufers einen Winkel von 9^° mit der Achse 7 des Stators bildet.In Fig. 1 between the stator poles 1 is a two-pole Runner 2, consisting of two equal parts 3 and 4 »arranged, the symnetriech protrude from the actuator package in the axial direction. 2 auxiliary magnets 5 and 6 are provided on the hands of the stator core, which are shifted by 45 * in relation to the axis of the stator, that the induction of these auxiliary magnets 5 and 6 with one another Form an angle of 90 °. This puts the runner in its rest position held in such a position that the total induction of the Runner forms an angle of 9 ^ ° with the axis 7 of the stator.

In Fig. 2 ist angegeben, wie ein Läufer in drei Teile-, 12, 13 und 14 unterteilt ist, von denen der mittlere Teil I3 eine Läng« hat gleich der haJben Höhe des zusammenwirkenden Statorpakets 11 und die beiden äusseren Teile 12 und 13,die untereinander gleich sind, wenigstens ein Viertel der Läuferlänge haben, wobei die Induktion des mittleren Teiles 13 senkrecht zur Induktion der beiden äusseren Teile und 14 steht. Dieser Läufer kann ohne weiteres den LSufer 2 aus Fig. 2, der aus zwei Teilen besteht, ersetzen. Die Wirkung des Motors wird hierdurch in soweit verbessert, dass die periodische axiale Verschiebung des Läufers von Fig·. 2 zur Folge der magnetischen axialen AsymmetrieIn Fig. 2 it is indicated how a rotor is divided into three parts, 12, 13 and 14, of which the middle part I3 has a length equal to the half height of the interacting stator core 11 and the two outer parts 12 and 13, which are equal to one another, have at least a quarter of the rotor length, the induction of the middle part 13 being perpendicular to the induction of the two outer parts 14 and 14. This runner can easily replace the LSufer 2 from FIG. 2, which consists of two parts. The effect of the motor is improved to such an extent that the periodic axial displacement of the rotor of FIG. 2 due to the magnetic axial asymmetry

809812/1028 bad owoinal ' , 809812/1028 bad owoinal ',

. ■ - 5 - PHN.358. ■ - 5 - PHN.358

hier nicht auftritt.does not occur here.

Ausserdem ist in diesem Motor mit einem Stator 11 der mit einem zweipoligen kleteiriomer.tfreien Läufer 12, 15» 14 versehen ist, auf ά%τ Welle des Läufers 12, 13, 14 ein Hilfstmagnet 15 angeordnet, der "iit einem Eisenrückschluss 18 versehen ist. Die Lage des E'isenrückschlusses 18 und des Hilfamagneten 15 ist derart gewählt, dass die Induktion B des Läufers 12, 13, 14 in seiner Ruhelage einen
Winkel von 90° mit der achse 17 der btatorpole bildet.Also, which in this motor including a stator 11 provided with a two-pole kleteiriomer.tfreien runners 12, 15 '14, on ά% τ shaft of the rotor 12, 13, 14 is arranged a Hilfstmagnet 15, the "iit an iron yoke 18 is provided is The position of the iron yoke 18 and of the auxiliary magnet 15 is selected in such a way that the induction B of the rotor 12, 13, 14 is one in its rest position
Forms an angle of 90 ° with the axis 17 of the btator poles.

Verzichtet tnar. nämlich auf die f)0"-otelle tier Induktion
des Läufers 12, 13, 14 gegenüber avr ütatorachre 17 in der Ruhelage und lässt einen kleineren Winkel zu, so kann cas Klebenoment durch die Grösue den Hilfsmagneten I1? und die Verdrehung des Eisenruckschlusses 18 so in Grosse und Phaser lage festgelegt werden, dass in einem hestimnten ArbeitspunVt des Motors urd nur >ei einem einzigen Kr^hsinn dip uunme des Klebemcr.entes und des elektrischen Momentes praktisch konstant sind. Ein solcher I'otor hat also im Synchronlauf den Drehmomentenverlauf über eine Uncirehung wie eir. Mehrphasenmotor.Renounced tnar. namely on the f ) 0 "-otelle tier induction
of the rotor 12, 13, 14 opposite avr ütatorachre 17 in the rest position and allows a smaller angle, so the sticking moment can the auxiliary magnet I 1 ? and the rotation of the iron backlash 18 can be determined in terms of magnitude and phaser position so that in one particular working point of the motor and only one single power dip and the adhesive element and the electrical moment are practically constant. In synchronous operation, such a motor has the torque curve over a distance such as eir. Polyphase motor.

BAD ORfGlWALBAD ORfGlWAL

Claims (4)

- 6 - PHN.358- 6 - PHN.358 Pr.Pr. 488267488267 PATEKTAKSPRtIECHE;
Synchronmotor bestehend aus einem Stator und einem permanent magnetischen Läufer mit je wenigstens einem Polpaar, dadurch gekennzeichnet, dass der Lauter axial in wenigstens zwei Teile .unterteilt istt deren Pole untereinander um 90° el. verschoben sind, PATEKTAKSPRTIECHE;
Synchronous motor are shifted consisting of a stator and a permanent-magnet rotor, each with at least one pole pair, characterized in that the UP is axially .unterteilt into at least two parts of t whose poles with each other by 90 ° el., 2. Motor'nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, der Läufer in zrei Teile gleicher Länge unterteilt ist, wobei der Läufer in axialer Richtung symmetrisch gegenüber dem Stator angeordnet ist.2. Motor'nach claim 1, characterized in that the rotor is divided into two parts of equal length, the rotor being arranged symmetrically in the axial direction with respect to the stator. 3. Motor nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer in drei Teile unterteilt ist, von deren ein Teil die halbe Läuferlänge hat und die beiden anderen Teile jeweils wenigstens ein Vierteil der Läuferlänge haben und in axialer Richtung zu beiden Seiten des ersten Teiles angeordnet sind, und dass die Induktion des ersten Teiles zur Induktion der beiden anderen Teile einen Winkel von vorzugsweise 90* »1. bildet, wobei der Läufer in axialer Richtung symmetrisch gegenüber dem Stator angeordnet ist.3. Motor according to claim t, characterized in that the rotor is divided into three parts, one part of which is half the length of the runner and the other two parts each have at least a quarter of the length of the rotor and in the axial direction on both sides of the first Part are arranged, and that the induction of the first part to Induction of the other two parts at an angle of preferably 90 * »1. forms, the runner symmetrically opposite in the axial direction the stator is arranged. 4. Motor nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des Läufers wenigstens ein Hilfemagnet so angeordnet ist, dass in den dadurch bei nicht-erregter Statorepule(n) entstehenden stabilen Ruhelagen die magnetische Induktion jedes Polpaares des Läufers mit der Richtung des Spulenfeldee eines Statorpolpaare« einen Winkel von mindestens 5e el. vorzugs*eiee 90· el. bildet.4. Motor according to claim 1, 2 or 3 »characterized in that at least one auxiliary magnet is arranged on the circumference of the rotor so that the magnetic induction of each pole pair of the rotor with the resulting stable rest positions when the stator coil (s) are not excited direction of the coils of a stator pole Feldee "an angle of at least 5 s el. preferential * EIEE 90 · el forms.. % Motor nach Anspruch 1,2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dft·· die Lauferwelle auβ»erhalb dee Stators einen Hilf«magneten tr£gt, der von eine« feststehenden Eisenrückschluss so umgeben ist, dass 4er Läufer bei nicht-erregter Spule wenigstens zwei sterile Ruhelegen hat, in denen die resultierende magnetische Induktion eines L£uferf«lpaaree mit der Richtung des magnetischen Feldes eines Statorpo!paarst einen Winkel von «indestens 5* el., vorsugsweiee 90* el. bliest» Motor according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the rotor shaft carries an auxiliary magnet outside the stator, which is surrounded by a fixed iron yoke so that the 4-way rotor at least when the coil is not excited has two sterile resting places in which the resulting magnetic induction of a pair of runners blows with the direction of the magnetic field of a stator pair at an angle of "at least 5 * el., preferably 90 * el." BADBATH - 7 - PHH.338- 7 - PHH.338 6« Motor nach Anspruch 1, 2, 3 und h% dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsraagnet mit entsprechendem Eisenrückschluss so dimensioniert ist, bzw» geregelt wird, dass für einen vorgegel er.eri Betriebszustand des Motors das durch den Hilfsmagneten erzeugte Klebemoment in seiner GrSese der des elektrischen Momentes gleich ist und in seiner Phasenlage gegenüber den elektrischen Moment näherungsweise 180° verschoben ist.6 «Motor according to claim 1, 2, 3 and h %, characterized in that the auxiliary magnet with the corresponding iron back yoke is dimensioned or controlled in such a way that the adhesive torque generated by the auxiliary magnet is in its size for a predetermined operating state of the motor that of the electrical moment is the same and its phase position is approximately 180 ° shifted compared to the electrical moment. SADSAD 809812/1028809812/1028
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