DE1613780B2 - Selbstanlaufender synchronkleinmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen selbtanlaufenden Synchronkleinmotor mit einem Dauermagnetläufer und mit einem Ständer aus einer zu dem Läufer koaxialen Erregerspule und aus diese Erregerspule beidseitig bedeckenden Polblechen, deren Pole alle gleich breit sind und in den Luftspalt zwischen Erregerspule und Läufer derart in axialer Richtung hineinragen, daß zwischen zwei Polen des einen Polblechs je zwei Pole des anderen Polblechs liegen.

Einphasige Motoren -dieses Typs, bei denen ein einziges Ständerelement das magnetische Feld erzeugt und nicht durch irgendwelche, einen Sekundärfluß liefernde Teile, wie beispielsweise Kurzschlußringe zur Erzeugung einer .Phasenverschiebung, beeinflußt wird, sind z. B. in den französischen Patentschriften 1 265 217 und 1 452 846 beschrieben. Die Läufer dieser Motoren starten bei Erregung der Wicklung aus einer einem magnetischen Gleichgewicht zwischen den Läufer- und Ständerpolen entsprechenden Ruhelage heraus, d. h. aus einer Lage minimaler Reluktanz. Dies ist jedoch nur möglich, wenn zwei benachbarte Pole des Läufers nicht gerade exakt zwei benachbarten Ständerpolen in der Ruhelage des Läufers gegenüberliegen, da sich sonst die in tangentialer Richtung wirkenden magnetischen Kräfte aufheben und auf den Läufer kein Drehmoment ausüben würden. Aus diesem Grunde sind bei den bekannten Synchronmotoren zur Erzielung eines Selbstanlaufs aus den möglichen Ruhelagen des Läufers die Ständerpole entweder asymmetrisch ausgebildet oder gewisse Ständerpole oder -polteile einfach weggelassen, damit in der einer minimalen Reluktanz entsprechenden Ruhelage des Läufers beim Einschalten der Motorerregung ein Drehmoment auf den Läufer wirkt.

Bei den bisher bekannten Lösungen, bei denen eine asymmetrische Verteilung der Ständerpole oder gar ein Verzicht auf bestimmte Ständerpole in Kauf genommen wird, verringert sich das auf den Läufer ausgeübte Drehmoment insbesondere wegen der Verkleinerung der effektiven Ständerpolfläche und der dadurch bedingten Dezimierung des Luftspaltflusses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem derartigen Synchronkleinmotor die gesamte Poloberfläche und damit die zur Verfügung stehende elektromagnetische Energie auszunutzen und gleichzeitig eine symmetrische Verteilung der Ständerpole zu schaffen.

Die Erfindung ist bei einem Synchronkleinmotor der eingangs genannten Art darin zu sehen, daß der Abstand zwischen den Polen gleich ist.

Auf diese Weise wird erreicht, daß der Motor nach der Erfindung ein gegenüber, vergleichbaren bekannten Motoren wesentlich höheres Anlaufdrehmoment aus allen möglichen Ruhelagen des Läufers hat, die beim Anlauf auftretenden Schwingungen oder Stöße weitgehend verringert werden und außerdem die Synchrondrehzahl rasch erreicht wird. Tatsächlich liegen Abmessungen und Gewicht des Motors nach der Erfindung um etwa 25 % unter den Werten eines das gleiche Drehmoment erzeugenden Motors üblicher Bauart.

Vorzugsweise ist der Abstand zwischen den Polen größer als der Luftspalt zwischen diesen Polen und dem Läufer. Auch hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß von den beiden benachbarten Polen des einen Polblechs, welche zwischen zwei Polen des anderen Polblechs liegen, der eine Pol wenigstens so lang ist wie die Dicke des Läufers und der andere Pol wenigstens halb so lang ist.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen an

einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine perspektivische, auseinandergezogene Darstellung der einzelnen Teile eines Motors nach der Erfindung,

F i g. 2 die Abwicklung der Ständerpole des Motors nach F i g. 1 in vergrößertem Maßstab und

ίο Fig. 3 eine Abwicklung der Ständer- und Läuferpole, wobei die Läuferpole in zwei verschiedenen, um eine Viertelpolteilung gegeneinander versetzten Stellungen I und II dargestellt sind.

Nach F i g. 1 besteht der Motor aus einem Dauermagnet] auf er 1 und einem Ständer, welcher aus einer den Läufer umgebenden zylindrischen Erregerwicklung 6 und aus den beiden Ständerpolblechen 4 und 5 mit den Polen 7, 8, 9 gebildet ist.

Mittels einer aus einem thermoplastischen Material geformten Nabe 2 ist der Läufer 1 auf einer Welle la befestigt, welche mit ihren Enden in den Lagern 3 a bzw. 3 b der beiden Ständerpolbleche 4, 5 gehalten ist. Das Ständerpolblech 4 weist einen zylindrischen Mantel 4 α auf, der die Wicklung 6 umgibt und über die vorspringenden Ansätze Sa des anderen Ständerpolblechs 5 geschoben wird, so daß das Ständerpolblech 5 nach Art eines Deckels auf dem anderen, topfförmigen Ständerpolblech 4 sitzt. Diametral gegenüberliegende Vorsprünge 5 b am Ständerpolblech 5 dienen zur Befestigung des Motors an einem beliebigen Trägerteil.

Die Pole 7, 8, 9 beider Ständerpolbleche sind durch Ausstanzen und Umbiegen zungenförmiger Streifen gebildet. Das Ständerpolblech 4 ist mit paarweise angeordneten Polen 7, 8 versehen, wobei die beiden Pole jedes Paares verschieden lang sein können und die mit 7 bezeichneten Pole eine der Dicke des Läufers 1 entsprechende Länge haben, während die Pole 8 nur halb so lang sind. Das Ständerpolblech 5 hat die Pole 9, welche in äquidistanten Abständen auf einem Kreise liegen, dessen Durchmesser gleich demjenigen der Pole 7, 8 ist.

F i g. 2 zeigt die Abwicklung der Ständerpole, deren Abstände untereinander gleich sind. Mit ρ ist die Polteilung der Pole 9 des Ständerpolblechs 5 bezeichnet. Die Achsen al und al der Pole 9 halbieren den Zwischenraum zwischen den Polen 7, 8 des anderen Ständerpolblechs 4, während die Achse a3 einer halben Polteilung p\ der Polteilung ρ entspricht und den Zwischenraum 10 zwischen den Polen 7, 8 halbiert. Die Pole beider Ständerbleche sind gemäß F i g. 2 ineinandergeschachtelt, wobei die Länge der Pole 9 gleich der Länge der größeren Pole 7 ist. Die Abstände zwischen benachbarten Ständerpolen sind größer als der radiale Abstand zwischen den Läufer- und den Ständerpolen.

Diese Anordnung der Ständerpole hat zur Folge, daß der Läufer in seiner Ruhestellung niemals eine Lage II in F i g. 3 einnimmt, in welcher die Läuferpole exakt den Ständerpolen gegenüberstehen, was einen Selbstanlauf ausschließen würde. Vielmehr nimmt der Läufer in seiner Ruhelage eine derartige Stellung ein, daß der magnetische Widerstand für den sich über den Luftspalt und die Ständerpole schließenden magnetischen Fluß des Läufers ein Minimum wird. In der Ruhelage sind die Läuferpole gegenüber den Ständerpolen versetzt und nehmen die in F i g. 3 mit I bezeichnete Lage relativ zu den

Ständerpolen ein. Wenn in einer derartigen Läuferruhestellung die Motorwicklung erregt wird, wird durch das Ständermagnetfeld ein Drehmoment auf den Läufer ausgeübt, so daß dieser nach Art eines Pulsationsmotors selber anläuft.

Die ungleiche Länge und die beschriebene Polteilung ρ bewirken, daß die Pendelungen des Läufers beim Anlauf und damit die anfänglichen stoßweisen Bewegungen des Läufers auf ein Minimum beschränkt werden. Die Unterdrückung der anfäng- j ο liehen Pendelung des Läufers und der damit zusammenhängenden unerwünschten mechanischen und elektromagnetischen Effekte hat zur Folge, daß der Motor sehr rasch seine Synchrondrehzahl auch unter Last zuverlässig erreicht. Tatsächlich konnten bisher kleine Synchronmotoren mit derart vorteilhaften Anlaufeigenschaften, wie sie der Motor nach der Erfindung aufweist, höchstens nur dadurch erzielt werden, daß man die bekannten Kurzschlußringe aus Kupfer vorsah, durch welche eine entsprechende Phasenver-Schiebung des Magnetflusses erzielt wurde, die jedoch die Herstellungskosten dieser Motoren verteuerten.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Selbstanlaufender Synchronkleinmotor mit einem Dauermagnetläufer und mit einem Ständer aus einer zu dem Läufer koaxialen Erregerspule und aus diese Erregerspule beidseitig bedeckenden Polblechen, deren Pole alle gleich breit sind und in den Luftspalt zwischen Erregerspule und Läufer derart in axialer Richtung hineinragen, daß zwischen zwei Polen des einen Polblechs je zwei Pole des anderen Polblechs liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Polen (7, 8, 9) gleich ist.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Polen (7, 8, 9) größer ist als der Luftspalt zwischen diesen Polen und dem Läufer (1).

3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Pols (7) wenigstens gleich der Dicke des Läufers (1) und der Pol (8) desselben Polblechs wenigstens halb so lang ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen