DE1613330A1 - Elektrostatische Synchronmaschine - Google Patents

Description

Anmelder: R y. Philips¹ Gioeiianipenfabrieken

AkfeNo, PHU- 14^%26 . ' . .

Anmeldung vomi 28»April, 1967 BHH.1426

" ElektrostatiscJae Synchronmaschine "Y

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrostatische synchronmaschine_t bei der Elektroden eines Stators mit Elektroden eines elektrisch-gegen den Stator isolierten Rotors zusammenwirken.

Bei einer derartigen Masohine wird der Strom Über einen. Anschluss auf dem Stator und über «inen Schleifkontakt auf dem itotor au- und abgeführt.

.Me .Maschine gemäsa der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stator aus mindestens zwei elektrisch gegeneinander isolierten Teilen besteht, wobei Jede Elektrode auf dem

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Rotor zu Jedem Zeitpunkt gleichzeitig mit einer Elektrode von zwei Statorteilen zusammenwirkt· Dies hat den Vorteil, dass der Schleifkontakt des Rotors weggelassen werden kann· Bei Anwendung von mindestens drei statorteilen, die an ein system angeschlossen werden, dessen Phasenanzahl gleich der Anzahl von statorteilen iBtF""lst die Maschine als Motor selbstanlassend, wenn die Statorteile derart angeschlossen werden, dass ein Drehfeld .erzeugt wird. Dabei wird in einer Ausführungsform eines Motors nach der Erfindung an jeden Statorteil eine Phase der Speise* spannung angeschlossen.

Bei einer zweiten Ausflihrungsform einer Maschine nach der Erfindung, bei der zwei Statorteile angewandt werden, können · diese beiden Statorteile an dieselbe Klemme der Speisespannung und kann der Rotor an die andere Klemme der Speisespannung angeschlossen werden. Der Rotor muss zwar mit einem schleifkontakt versehen sein, aber der Vorteil wird erhalten, dass der Motor unter Beibehaltung der abgegebenen Leistung mit der halben Speisespannung wirken kann· Es ist einleuchtend, dass ein derartiger ^Iotor auf einfache Weise auf zwei um einen Faktor 2 voneinander verschiedene Speisespannungen umgeschaltet werden kann.

Wenn nach einer Weiterbildung der Erfindung eine Diode mit dem Motor in Reihe geschaltet wird, wobei die statorteile en dieselbe Klemme der Speisespannung angeschlossen sind und der Rotor an die andere Klemme angeschlossen ist, wird ein Motor erhalten, der mit der halben Drehzahl läuft, während die Leistung bei der gleichen Klemmenspannung 4/77mal grosser wird·

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Nacii einer weiteren Äusführungaform der Erfindung sind die Elektroden mit einer konstanten Spannung vorgespannt, wobei die Vorspannung vorzugsweise mindestens gleich der Amplitude der Speisewechselspannung ist· Die Drehzahl des Motors wird aomit halbiert, aber die abgegebene Leistung ist der Vorspannuiig gerade proportional, so dass der gleiche Motor eine grossere Leistung abgeben kann. .

Nach einer i/eiterbildung der Erfindung wird die Vorspannung durch Elektrete erhalten·

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen?

Fig.l einen Motor mit drei Statorteilen, Fig·2 einen derartigen Motor mit zwei Statorteilen,

.e'ig.3 eine andere Ausführungsform eines derartigen Motors, und

]?ig.4 einen Motor, bei dem die üähne der beide» Statorteile abwechselnd axial hintereinander liegen.

In Ji¹Ig.! besteht der elektrostatische Synchronmotor aus drei statorteilen 1, 2 und 3, die mit einer Anzahl konzentrischer (kreisförmiger) Kexhen in axialer Richtung verlaufender a'ähne 4» 5 und 6 versehen sind, zwischen denen sich vier konzentrischo (kreisförmige) Reihen von Zähnen7 des gegen den stator elektrisch isolierten Rotors 8 bewegen können. Die ziShne der konzentrischen Reihen bilden zusammen wieder radial verlaufende Reihen· Jeder Zahn 7 dee Rotors 8 hat in der Umfangeriohtung eine Abmessung, die mindestens gleich der Breite eines stator- . zahnes ist, und wirkt somit zu jedem Zeitpunkt gleichzeitig mit

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einer ülektrode zweier btatorteile, z.B. mit den Zähnen 4 und 5, 5 und 6 oder 6 und 4» zusammen, so dass die.zusammenwirkenden Oberflächen sich in axialer Richtung und in der Umfangerichtung erstrecken. Jeder-der otatorteile 1, 2 und 3 kann mit einer xhase eines Dreiphasenspelsungssyetems verbunden werden. Dadurch entsteht ein elektrostatisches Drehfeld, so dass ein Zahn 7 z.B. zunächst von den Zähnen'4 und 5» dann von den Zähnen 5 und 6 und dann von den zähnen 6 und 4 angezogen wird, wonach der Vorgang wiederholt und der Rotor in einer Richtung angetrieben wird, ^ur VergrcSsserung des Drehmoments ist es bei dieser Art Motoren besonders gUnstig, wenn die Anzaul konzentrischer Reihen von ύ'έΐαχιβη gross gewählt wird» Auch kann auf einfache Weise ein Motor mit einer niedrigen Drehzahl erhalten werden, da die üäime der dtatorteile im Vergleich zu den Polen eines elektromagnetischen Motors sehr nahe aneinander angeordnet werden können, so dass jede Reihe eine grosse Anzahl von Zähnen enthalten kann. Der ütatorteil 1 bildet zugleich ein Endschild des Motors und'ist in der Mitte mit einem Lager 9 aus Isoliermaterial versehen, während sich im ündschild 10 das Lager 11 befindet. In den Lagern 9 und dreht sich die Rotorwelle 12. Zwischen den Schildern 1 und 10 befindet sich ein Distanzglied aus Isd liermaterial 13,das konzentrisch um die Reihen von Zähnen angebracht ist. Die ütatorteile 1, 2 und 3 werden von diesem Distanzglied 13 zentriert und von weiteren gleichfalls aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Distanzgliedern 14» 15 und 16 in axialer Richtung an stelle gehaltert. Es dürfte einleuchten, dass die Umkehr zweier jfhasen eine Umkehr der Richtung des Drehfeldes

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zur Folge hat, so dass der Motor in der entgegengesetzten Hichtung laufen wird.

Fig.2 zeigt einen Hotor, bei dem die axial verlaufenden xiotor zähne 27 mit Je einem gleichfalls axial verlaufenden ütatorzahn jedes der beiden dta tor teile 21 und 22 zusammenwirken, wv,bel diese ^ährie In axialer Richtung miteinander fluchten. Auch in diesem Falle sind die ütatorzäiine und die Eotorzähne in einer Anzahl konzentrischer (kreisförmiger) Iceihen angeordnet, wobei die xiotorzäiine 27 sich zwischen den dta tor zähnen 24 und 25 erstrecken und in der Umfangsrichtung nahezu die gleiche ' iibmeasung wie die Stator zähne aufweisen. Die zusammenwirkenden Oberflüchen erstrecken aich in der Axialrichtung und in der öm£an^srichtung. Die atatorteile 21 und 22 bilden zugleich die χλήϊξ Guilder» die mit einem Lager 29 bzw* 31 versehen sind, in welchen lagern die .Rotorwelle 32 sich drehen kann₀ Diese Ilotor- »/elle ist 'ait.teis einer ijüchse 37 aus Isoliermaterial gegen den xiotor 28 eläctrisch isoliert. Die Statorteile 21 und 22 werden von einem Dlatunzglied 33 aus elektrisch isolierendein Material in bezuy aufeinander zentriert und im richtigen gegenseitigen jibstand gehalten, üuch in diesem Falle ist ös günstig, wenn zum · erhalten eines t"^ros3^en Drehraomentes die Anzahl konzentrischer reihen von Ho tor zäunen'27 ^toüb gewählt v/ird. Die spannung kann an die beiden otutorteile 21 und 22 angot;chiosßen werden, wodurch ein iiiotor erhalten v/irci, der Itir eine verhältnitäiüassig hohe ij_t.aiinuii(i ^eeiijnet iöt,, viunreiiü. ausaerdem ein uchieifkontakt auf dem Ko tor zum «ηυ chile on en an die ü^jüniiung entbehrt -werden kann. α OHIi- ein der or tiger uchieif kontakt döüh an_ti© bracht wird _e kennen cue beiden statorteile 21 ₉22 an dia\#iHQ unläer Eotor 28 an die andere Klemme der -spa-hnung angä,schi<?^sen werden, wodureii

der Motor bei einer halbierten Spannung die gleiche Leistung abgibt. Diese Anordnung ist naturgemäss für Anwendungen geeignet, bei denen es erforderlich ist, dass der Motor auf mehr als eine Netzspannung umgeschaltet werden kann, da ausserdem die Grosse der angelegten Spannung wenig kritisch ist» Die beiden oben beschriebenen Bauarten schaffen einen verhältnismäasig flachen iiotor. '

Beim Motor nach Pig.3 ist das grosae Drehmoment dadurch erhalten, dass die ütatorteile 41 und 42 mit einer kreisförmigen Reihe axial verlaufender iahne 44 und 45 versehen sind, die sich tlber einen grossen .abstand in axialer Rxchtung erstrecken. Diese 'a'ahne 44 und 45 wirken ,mit den 'a'ähxien 47 des Rotors 48 zusammen, der sich um eine Welle 52 in Lagern 49 und 51 in den Endsehildern 50 und 58 drehen kann und elektrisch gegen die ötatorteile isoliert ist. jJie Statorteile 41 und 42 sind gleichfalls elektrisch gegeneinander isoliert und in einem Distanzglied 53 aus elektrisch isolierendem Material angebracht, auf dem sich auch die Endschilder 50 und 58 befinden. Bei diesem Motor ist die Breite der liotorzähne vorzugsweise nahezu gleich der der ο ta torzähne.

In Pig. 4 best eiit der Motor aus zwei ti ta tor teilen 61 und 62, die in axialer iixchtung aus Platten 63 bzw. 64 aufgebaut sind, deren 'uälme 65 bzw.66 s^ch in radialer lixchtung nach innen erstrecken. Mit den ^Hhnen 65 und 66 zweier aufeinander folgender blatten 63 und 64 wirken die /iähne 67 eines Rotors 68 zusammen, wobei die üähne 67 aich in radialer Richtung nach ausaen erstrecken« zusammenwirkende» Oberflächen der i5ähne 65» 67 und 66

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erstrecken sich senkrecht zur Drehwelle des Rotors und- sind einander nahezu gleich. Die Blatten 63 des otatorteiles 61 werden mittels zweier ^täbe 73 miteinanderverbunden, welche otäbe gegen die Platten64 dea otatorteiles 62 durch Isolierbuchsen 74 isoliert sind, die mit einem Kragen 75 versehen sind, der in ein Loch 76 in tUi-Q Platte²¹ 64 passt, das einen grösseren Durchmesser als die btäbe 73 aufweist. Dies trifft auch für den zweiten Statorteil 62 zu, dessen blatten 64 mit Hilfe von ütäben 77 miteinander verbunden sind, wobei die Platten 63 des ütatorteiles 61 gleichfalls durch Uistanzbuchsen 74 tSegen den Stator teil 62 isoliert sind. In diesem falle kann das Drehmoment dadurch vergröasert werden, dass die Anzahl von Platten für jeden Statorteil vergrößert wird. In den Endplatten 70 und 78 sind Lager 71 und 69 angebracht, in denen die Rotorwelle 72 sich drehen kann. ■

Bei all diesen Motoren können die Elektroden mit einer konstanten spannung vorgespannt werden, wobei die Vorspannung vorzugsweise mindestens gleich der Amplitude der Speisewechselspannung ist. Die Drehzahl des Motors wird somit halbiert» aber die abgegebene Leistung ist der Vorspannung gerade proportional,

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so dass derselbe Motor eine grSssere Leistung abgeben kann. Die Vorspannung erfolgt vorzugsweise durch £lektrete, wodurch eine gesonderte Gleichepannungs<iuelle überflUssig wird.

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Claims (1)

1. - 8 - PIiN. 1426.

   Patentansprüche*

   C\\ Elektrostatische Synchronmaschine, bei der Elektroden eines btators mit Elektroden eines elektrisch gegen den stator isolierten Rotors zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator aus mindestens zwei elektrisch gegeneinander isolierten Teilen besteht, wobei jede Elektrode auf dem Rotor zu jedem Zeitpunkt gleichzeitig mit einer Elektrode von zwei ^tatorteilen zusammenwirkt.

   2. - Elektrostatische Maschine nach Einspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an jeden otatorteil eine Klemme der Speisespannung angeschlossen ist.

   5. '^A; Elektrostatische Maschine nach Anspruch 1,' dadurch gekenji-zeichnet, dass die btator teile an dieselbe Klemme der Speisespannung angeschlossen sind, während der iiotor an die andere Klemme angeschlossen ist.

   4. Elektrostatische Maschine .nach den .Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ijiode mit dem Motor in Kelhe geschaltet ist.

   5. Elektrostatische Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden mit einer konstanten Spannung vorgespannt sind, die vorzugsweise mindestens gleich der Amplitude der Speisewechselspannung ist.

   6. Elektrostatische Lias chine nach .Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, dass ale Vorspannung durch Elektrete erfolgt.

   BAD 10 9 815/0235

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