DE1613328A1 - Elektrostatischer Synchronmotor - Google Patents

Description

ISI3328

N* OTh 1487 ■ " Va/JL*

^m; 24* AB?il 196?

■ β <Bt «»-

iis, sii'-d· derartige motoieji b^kaniriti le si ^ tat or g; diir-GJa, eine- Ang.aJi.1 in

YeröckQbenar ffaJanen gebildet werden, ^wieoiisa denen dxe · gieioJäi alia X: aJmeni cJrmigan Elektroden; ;d.QSi Kot or a - ■ bewegeni weüclier Eotor aweißolig ausgefUlirt ist* Bietiier

ι '■■■■■ ' . ■-^^;_ ;■..' ; .

* I BADORlGiNAi-

1813328

■ - «2 * ίΉί.**Η'2Υ*

diese iiototfen tro&s ihiei sehr einfachen Bauart in der nicht angewandt» da sie pro Völurieneihheit ein niedriges Drelimoneht liefern. .

iiacu dar Erfindung erstrecken sich äie wirksamen fiäcnen der üxeiclirodeii i^ axialer üichtuiig auf jyiinderfl*]Ghen rings uu diö liotorachsei während die ufeite der JÜektrodäh, in der 3Jr ehr i ei* tung geisesaenf 2v/iüGhen 5 und IJi £sl ^f'daaer als der Luftapait ist. ikuf aiess Vieise wird erziölt, dass die

är"t werden

kann» daaa der Rotor'.verlängert wird,- v/aiirenä sov/onl der wie der ύ ta tor aicii auf einfache weise herstellen laasen* a ürziölen einer aaxiraalen Leistungsabgabe soll die Kaps^i-tatä änderung ala Punktion, dea-Drehwinkels des Kotor3 ainuaf'driiilg sein. lot die ^Breite der Elektroden daa 5-Xachs des Luftspaltea, so wird diese ^inuafOrm nicht erzielt* Xat die Bfeite der iilektiöde laeüt als das 100-fJaahe ; I*uftspalte«§ .so verlauft die XvapaaitätaSndefuiig nahezu recht* eckig. Uie in diesem Falle auftretenden ungeraden Harraonlschen nicMt zu der-abgegebenen Leistung bei·.

Baa BrelHöOEient kann veifgirbssert vt&tüen, wenn nseii einer jaform 4er Erfindung die Anzahl von Elektroden gross _t ·^al>Si ^2, gewUiilt wird, dadurch wird ,zwar die Bren* zahl dea Motors niedriger »aber di_ea ist in vielen Fällen . eben e rwünoGht, so d aas eine 2aiinrad[lbersetzung mit ihren ssualtzlie&eit ferluatett entbehrt werden kamt* Atisaerdem wird, die LuJftreibung, die bei dem kleinen angewandten Luftspalten bei hohen Drehzahlen erhebiion ist, vernaohlSsaigbar klein,

BAD ORIGINAL

i, >■ >^v

, - 5 - ΪΗΗ.Ί427.

so. dass die abgegebene Leistung mehr als proportional mit der VergrÖsserung der Elektrodenanzahl zunimmt. *

lia oh einer Weiterbildung des Motor a'gemSss der Erfindung ist die Breite der iHkne das Üv2- bis 0,7-faohe und vorzu,';sv.'eise d£i8Ü,45-fache des Stiches der Elektroden« Auf diöBG Welse wird eine maxi-aale Kapazitätsänderung zwischen den Llektr öden des Uta tors und des liotors und somit ein-'maximales Drehmoment erhalten. ' ■

Bei einer änderen Au^ftiurungsform'des Llotors nacii der 'Lrfiuüung besteht der Stator aus einer Anzahl konzentrisch um die liotorac-.se angeordneter üyliiiderflachen» auf denen die x-lektroden an^ebracnt sind und zwischen denen sich die gleichfalls auf einer Anzahl konzentrisch rings um die Kontor achse liegender

angebrachten hlektroden deβ Kotors bewegen· ch kann die Anzahl zusammenwirkender Elektroden uüd" soöit auch dos abgegebene !Drehmoment weiter vergrSssert werden» vi&i;rend diese iiptoren in axialer Sichtung geringe ■ AbaesBunciQft haben köniien* ■ ·. ^; , " "

.. ' ■ . Bei eir.er AusXtLo-ungsfοrm eines derartigen Motors beeteiien der^ stator und der Rotor aus einer Metallscheibe, zu der sich vorzugsweise freitragende- zalinfe,rmige Elektroden senkrecht erstrecken. Eine derartige ocheibe la*ast sich sehr leicht durch ein «alts^ritz-* oder Si-ritEgusaverfahren aus geeigneten luetallen herstellen. . . · '

Auci, können «die Ke tali zähne in die L'dcher einer bcneibe ^eireüöt werden* ;

009845/0

- ' - 4 - ΡΙΠί. 1427.

■ Bei einer Weiterbildung eines Motors nach der Erfindung bestehen der Stator und der Rotor aus einer Scheibe aua Isoliermaterial mit niedrigem <£1, vorzugsweise niedriger als 2, auf der· sich mindestens ein Hing- aus dein gleichen Material befindet, der mit Elektroden "ve rs eh en ist· Diese Statoren und Rotoren lassen sich vorteilhaft durch ein Press- oder Spritsgueeverfahren herstellen. Die dabei zu verwendenden Werkstoffe haben den Vorteil, dass sie ein niedriges spezifisches Gewicht haben, wodurch die !«lasse des Rotors kleiner wird und der Motor leichter anläüst.

Bei einer weiteren iiUsfUnrungsform eines Motors nach der Erfindung besteht der Stator aus einem Hohlzylinder, auf dessen Innenseite sich in axialer xiichtung erstreckende ü'ähxie angebracht sind, wänrend der Rotor aus einem Zylinder besteht, der hohl Bein kann und auf der üussenseite gleichfalls mit sich "in axialer Richtung erstreckenden 'aäruien versehen ist, wobei die Höhe der aMhne vorzugsweise grosser als der Luftspalt ist.

Derartige Rotoren und Statoren können aus Metall bestehen und von einem z.B. durch Extrusion erhaltenen Stab abgestochen werden. Diese ;,rt von'Uotoren kann einen verhältnismäßig geringen Durchmesser haben.

Nach einer Weiterbildung der beiden letzten Motorarten können der stator und der Rotor aus Isoliermaterial bestehen, auf das die Elektroden aufgedampft, aufgedrückt oder angeklebt sind, während vorzugsweise der Luftspalt zwischen den Zähnen, in wenigstens nahezu gleicnmässiger Verteilung über den Stator und den Rotor, mindestens das Dreifache des witksamen Luftspaltes ist

!Tbad original

009845/041 1

181332^

und diese Elektroden ein ununter br öchehes öanze'a bilden ,ktfnnen*

DieErfindung wird naehatehend an Hand del? Zeichnungen naher exlä*uter"t* Ee zeigen: - .-.'

Figvi einen Motor, dessen Stator und Rotor aus öinei * Metallseheibe bestehen, auf der- sich zahnfSrmige Elektroden ■befinden, _/

Fig.2 eine derartigen Motor mit einem Stator und einem Rotor ausIsoliermaterial, und

Pig«.j einön Motor, dessen Stator und dessen Rotor Zylinder gebildet werden·

In Pigji bestellt der Stator 1 sub einer Scheibe 2, zu der freitragende zahnformige .Elektroden 3 senkrecht angeordnet sind» Die Breite der Elektroden 3 ist, in der Drehiioiitung gemessen, etwa das 20-fache des Luftspaltes und das 0,45-fache des Stiohea der Elektroden. Die Elektroden 3 befinden sich auf Zylinderflachen, die ^konzentrisch um die Rotoracliäei 5 angeOrdnet sind* Indem die Anzahl von Zylinderfläohen gross gewählt wird, nimmt das Drehmoment stets zu» Die Elektrodenanzahl pro Zylinderflache des Stators T ist grosser ala 12, so dass die Drehzahl niedriger als 50Ό Umdrehungen/Min ist bei einer Speiaespannungsfreqüenz von 50 Hz, wodurch die Luftreibüng zwischen den Zähnen des Stators 1 und den Zähnen 6 des mit dem "Stator zusammenwirkenden Rotors 7 gering ist. Die Zähne 6 des Rotors 7 liegen gleichfalls auf zu der Ro tor achse 5 konzentr lachen 2ylinderfla*chen und haben nahezu die gleiche Breite wie die mit ihnen zusammenwirkenden Statorzähne 3. Gleich wie dies bei dem Stator der. fall ist» erstrecken sicJi diese ZHhne 6 senkrecht zu der Scheibe 9* Der -

Rotor 7 dreht sich um eine Inder bcheibe 9 angebrachte Welle 10, die einerseits sich in der ücheibe 2 des stators 1 befindenden Lager 11 aus Isoliermaterial und andererseits in dem gleichfalls aus Isoliermaterial bestehenden und im Deckel 13 vorgesehenen Lager 12 gelagert 1st, welcher Deckel mittels eines Dlstanzringös 14 auf dem richtigen .Abstand vom ο ta tor gehalten wird. Die zahnfÖrmlgen üilektroden 3 bilden mit der ächeltes 2 M.n Ganzes, »Leich wie die zahnform!<gßn Elektroden 6 mit der Scheibe 9,

so dass sowohl der Stator 1 wie der Rotor 7 extrudiert oder durch ein Spritzgussverfahren aus einem geeigneten Metall hergestellt werden können, -.auch können der ütator 1 und der Rotor 7 duroh ein Pre3s-oder ein öpritzgussverfahren aus einem Isoliermaterial mit niedrioem <£., vorzugsweise niedriger als 2, z.B. aus einem geeigneten Kunststoff, Hergestellt werden, wonach die ü'ahne dann durch ein Aufdampfverfahren mit Elektroden versehen werden. Die Anwendung von Kunststoffen hat den zusätzlichen Vorteil, dass der Rotor infolge des niedrigen spezifischen uemtchtee dieser Materials ein niedriges Trägheitsmoment hat. Die Elektroden sowohl des Stators 1 wie des Kotors 7 sind miteinander verbunden.

In Fig.2 besteht der stator 21 aus einer Scheibe aus Isoliermaterial mit niedrigem£_ , auf der eich, fttnf Ringe aus demselben Material befinden,während auf diesen Ringen Elektroden 24 angebracht sind. In nahzu gleichmSsslgör Verteilung Über den stator und den Rotor ist der Luftspalt zwischen den täix&en 25 des btators 21 und den bahnen 26 des mit dem Stator zusammenwirkenden Rotors 27 mindestens das Dreifache des wirksamen LuftεpelteB. Die Elektroden 24 keimen durch Aufdampfen

009845/0411 ' bad original

"** " - 7 - PHN. 1427.

AufdrUcken oder .-Aufkleben angebracht sein, wobei bei Anwendung eines Auf dbmpfverf ahrens di'e Elektroden ein ununterbrochenes lianaes bilden können. Die Elektroden des Stators 21 und des Rotors 27 sind miteinander Verbunden«.

In Fig.3 besteht der Stator31 aus einem Hohlzylinder auf dessen Innenseite eich in-axialer Hichtung erstreckende Brünne 32 angebracht sind, deren Höhe grosser ist als der Luftspalt. Der Rotor 33 besteht aus einem Zylinder, der mit sich in axialer Richti£ng^ erstreckenden wähnen 34 versehen ist, deren H'dhe gleichfalls- grosser als der Luftspalt ist* Sowohl der ata tor wie der Rotor 33 können auf einfacue Weise aus Metallen oder Kunststoffen dadurch hergestellt werden, dass diese -MaterieIe zu einem υ-tab extrudiert werden, von dem die Statoren und Rotoren mit der erforderlichenLange abgestochen werden können. Der Rotor is mit einer Welle 35 versehen, die in in Deckeln 36 und 37 angebrachten Lagern 38 und 39 drehbar ist. I?Ür den I'all, dass der Stator und /oder der Rotor aus .Kunststoff hergestellt wird bzw. werden, können die Elektroden durch aufdampfen, Aufdrücken oder Aufkleben angebracht werden. Bei den letztgenannten beiden Verfahren mustä dafür gesorgt \yerden, dass die üShne sowohl des Stators 31 wie des Rotors 33 elektrisch miteinander verbunden sind. Beisi Aufdampfen wird dies automatisch dadurch erzielt, dass der Raum sw!sciien den ^fihnen nicht abgedeckt wird*

Bei den beschriebenen iiotoren wird dte Spannung über einen Schleifkontakt auf der Rotorwelle dem Rotor und über einen direkten .Azisc-aluss an die miteinander verbundenen Elektroden dem ütator au^efILiTt. Für den ^axl, dass der Rotor aus einem

- 8 - . ' PlUJ. 1427.

Isoliermterial beat ©lit, muss dafür gesorgt werden» dass die miteinander verbundenen Elektroden elektrisch, mit der Rotorwelle in Verbindung ateilen.

Claims (1)

1. - 9 - ΡΗΝ.Ή27.

   Pa ten bam Sprüche: ■

   Γ\\ Elektrostatischer Synchronmotor, in dem Elektroden eines statora mit Elektroden eines elektrisch gegen den btator isolier ten Hotors zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksamen oberflächen der Elektroden sich in axialer iiichtung erstrecken, Ytfährend-die Breite der Elektroden, in der JJrenrichtung geiaessen, zwischen 5 und 100 mal die (JrSsSe des Luftspaltes beträgt* ·

   2, elektrostatischer Synchroniaotor nach Ansprucii 1, dadurch ^kennzeichnet, dass die anzahl von Jilektröden des Rotors und des otators grosser als 12 ist. ' .

   3, Elektrostatischer bynchronmotOr nach Anspruch 1-. oder 2, dadurch öelcennzeichnet, dass die Breite der iiähne 0,2 bis 0,7 mal und vorzugsweise 0,45 mal der üleilung der Elektroden beträgt.

   4· iiiektrostatischer Bynchronmotor nach einem der vorstehenden Ansprache, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator aus einer /tiizahl konzentrisch um die liotorwelle angeordnejber Zylinderflächen besteht, auf denen aich die Klektroden befinden und zwischen denen sich die _bleichfallg auf einer Anzahl konzentrisch um die xtotorwelle liegender Zyiinderflächen angebrachten Elektroden des itotors bewegen. - " ,. 5. Klektrostatischer Üynchronmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator und der ϊί ο tor aus einer wie tailscheibe bestehen, zu der sioh vor zugsweise freitragende zahnförmige Elektroden senkrecht erstrecken* *

   I BAD ORIGINAL

   009846/0411

   - 10 - PiUi. H27.

   6. .elektrostatischer oynchronnotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeicnnet, dass der Stator und der Kotor aus einer Scheibe aus Isoliermaterial mit niedrigem <£.,vorzugsweise niedriger als 2, bestehen, auf der sich mindestens ein King aus dem gleichen Material befindet, der mit Elektroden versehen ist.

   7. i,lektros"tati3Cher Synchronmotor na"'.-. /,nsi.rUchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der otator aus einem Hohlzylinder besteht, auf dessen Innenseite sich in axialer dichtung erstreckende öSiine angebrocht sind, wäiirend der Botor aus einen Zylinder betikeht, der hohl nein kann und der auf der Innenseite gleichfalls juit eich in axialer iiicntung erBtrecxcenden zäunen versehen ist, wobei die Hone der oSicie vorzugsweise ^rösaer als der Luftspalt ist.

   8. Elektrostatischer üynchronmotor nach «msprucn 6 oder 7, bei dem der Utator und der Kotor aus Isoliermaterial bestehen, dadurch gekennzeichnet^ dass die Elektroden vorzugsweise durch Aufdampfen, «ufdrücken oder Aufkleben angebracht sind, wobei vorzugsweise in wenigstens nahezu gleichmSssiger Verteilung über den Stator und den Hotor der Luftspalt zwischen den Zähnen mindestens das 3-fache des wirksamen Luftspaltes ist, wShrend die Elektroden ein ununterbrochenes Ganzes bilden können·

   BAD ORIGINAL 009845/0411