DE1613780C

DE1613780C - Self-starting synchronous small motor

Info

Publication number: DE1613780C
Authority: DE
Inventors: Paul Andre Cluses Bossard (Frankreich)
Original assignee: Carpano and Pons SA
Current assignee: Carpano and Pons SA
Publication date: 1972-04-13

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen selbtanlaufen- lang ist wie die Dicke des Läufers und der andereThe invention relates to a self-starting is long as the thickness of the runner and the other

den Synchronkleinmotor mit einem Dauermagnet- Pol wenigstens halb so lang ist.the small synchronous motor with a permanent magnet pole is at least half as long.

läufer und mit einem Ständer aus einer zu dem Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen anrunner and with a stand from one to the The invention is based on the drawings

Läufer koaxialen Erregerspule und aus diese Erreger- einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigtRunner coaxial excitation coil and from this exciter an embodiment explained in more detail. It shows

spule beidseitig bedeckenden Polblechen, deren Pole 5 F i g. 1 eine perspektivische, auseinandergezogenecoil on both sides covering pole sheets, the poles 5 F i g. 1 is a perspective, exploded view

alle gleich breit sind und in den Luftspalt zwischen Darstellung der einzelnen Teile eines Motors nachall of the same width and according to the air gap between representation of the individual parts of an engine

Erregerspule und Läufer derart in axialer Richtung der Erfindung,Excitation coil and rotor in such a way in the axial direction of the invention,

hineinragen, daß zwischen zwei Polen des einen F i g. 2 die Abwicklung der Ständerpole des Mo-Polblechs je zwei Pole des anderen Polblechs tors nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab und
liegen. xo Fig. 3 eine Abwicklung der Ständer- und Läufer-Einphasige Motoren dieses Typs, bei denen ein pole, wobei die Läuferpole in zwei verschiedenen, einziges Ständerelement das magnetische Feld erzeugt um eine Viertelpolteilung gegeneinander versetzten und nicht durch irgendwelche, einen Sekundärfluß Stellungen I und II dargestellt sind,
liefernde Teile, wie beispielsweise Kurzschlußringe Nach F i g. 1 besteht der Motor aus einem Dauerzur Erzeugung einer Phasenverschiebung, beeinflußt 15 magnetläufer 1 und einem Ständer, welcher aus einer wird, sind z. B. in den französischen Patentschriften den Läufer umgebenden zylindrischen Erregerwick-1 265 217 und 1 452 846 beschrieben. Die Läufer die- lung 6 und aus den beiden Ständerpolblechen 4 und 5 ser Motoren starten bei Erregung der Wicklung aus mit den Polen 7, 8, 9 gebildet ist.
einer einem magnetischen Gleichgewicht zwischen den Mittels einer aus einem thermoplastischen Material Läufer- und Ständerpolen entsprechenden Ruhelage 20 geformten Nabe 2 ist der Läufer 1 auf einer Welle 2a heraus, d.h. aus einer Lage minimaler Reluktanz. befestigt, welche mit ihren Enden in den Lagern 3 a Dies ist jedoch nur möglich, wenn zwei benachbarte bzw. 3 b der beiden Ständerpolbleche 4, 5 gehalten Pole des Läufers nicht gerade exakt zwei benachbar- ist. Das Ständerpolblech 4 weist einen zylindrischen ten Ständerpolen in der Ruhelage des Läufers gegen- Mantel 4 α auf, der die Wicklung 6 umgibt und über überliegen, da sich sonst die in tangentialer Richtung 35 die vorspringenden Ansätze 5 a des anderen Ständerwirkenden magnetischen Kräfte aufheben und auf polblechs 5 geschoben wird, so daß das Ständerpolden Läufer kein Drehmoment ausüben würden. Aus blech 5 nach Art eines Deckels auf dem anderen, diesem Grunde sind bei den bekannten Synchron- topfförmigen Ständerpolblech 4 sitzt. Diametral gegenmotoren zur Erzielung eines Selbstanlaufs aus den überliegende Vorsprünge 5 b am Ständerpolblech 5 möglichen Ruhelagen des Läufers die Ständerpole 30 dienen zur Befestigung des Motors an einem beentweder asymmetrisch ausgebildet oder gewisse liebigen Trägerteil.protrude that between two poles of one F i g. 2 the development of the stator poles of the Mo pole sheet per two poles of the other pole sheet gate according to FIG. 1 on an enlarged scale and
lie. xo Fig. 3 a development of the stator and rotor single-phase motors of this type, in which a pole, the rotor poles in two different, single stator element generates the magnetic field offset by a quarter pole pitch from each other and not by any, a secondary flux positions I and II are shown,
supplying parts, such as short-circuit rings according to FIG. 1, the motor consists of a duration for generating a phase shift, influenced 15 magnet rotor 1 and a stator, which is from one, are z. B. in the French patents surrounding the rotor cylindrical Erregerwick-1 265 217 and 1 452 846 described. The rotor die 6 and the two stator pole plates 4 and 5 of these motors start when the winding is excited from the poles 7, 8, 9.
A hub 2 formed in a magnetic equilibrium between the rotor and stator poles corresponding to a rest position 20 from a thermoplastic material, the rotor 1 is on a shaft 2a , ie from a position of minimal reluctance. attached, which with their ends in the bearings 3 a. This is only possible if two adjacent or 3 b of the two stator pole plates 4, 5 held poles of the rotor are not exactly two adjacent. The stator pole sheet 4 has a cylindrical th stator poles in the rest position of the rotor against shell 4 α , which surrounds the winding 6 and overlay, otherwise the tangential direction 35, the protruding lugs 5 a of the other stator acting magnetic forces cancel and on pole plate 5 is pushed so that the stator pole rotor would not exert any torque. From sheet 5 in the manner of a cover on the other, for this reason, in the known synchronizing cup-shaped stator pole sheet 4 is seated. Diametrically opposed motors to achieve a self-start from the overlying projections 5 b on the stator pole plate 5 possible rest positions of the rotor, the stator poles 30 are used to attach the motor to a either asymmetrically designed or certain dear carrier part.

Ständerpole oder -polteile einfach weggelassen, damit Die Pole 7, 8, 9 beider Ständerpolbleche sindStator poles or stator pole parts are simply left out so that poles 7, 8, 9 of both stator pole plates are

in der einer minimalen Reluktanz entsprechenden durch Ausstanzen und Umbiegen zungenförmigerin the one corresponding to a minimum reluctance by punching and bending over tongue-shaped

Ruhelage des Läufers beim Einschalten der Motor- Streifen gebildet. Das Ständerpolblech 4 ist mit paar-The rotor's rest position is formed when the motor strips are switched on. The stator pole plate 4 is paired with

erregung ein Drehmoment auf den Läufer wirkt. 35 weise angeordneten Polen 7, 8 versehen, wobei dieexcitation a torque acts on the rotor. 35 poles 7, 8 arranged in a manner, the

Bei den bisher bekannten Lösungen, bei denen beiden Pole jedes Paares verschieden lang sein kön-In the previously known solutions, in which the two poles of each pair can be of different lengths

eine asymmetrische Verteilung der Ständerpole oder nen und die mit 7 bezeichneten Pole eine der Dickean asymmetrical distribution of the stator poles or NEN and the poles marked 7 one of the thickness

gar ein Verzicht auf bestimmte Ständerpole in Kauf des Läufers 1 entsprechende Länge haben, währendeven a waiver of certain stator poles in purchase of the rotor 1 have a corresponding length while

genommen wird, verringert sich das auf den Läufer die Pole 8 nur halb so lang sind. Das Ständerpol-is taken, the pole 8 on the runner is only half as long. The stator pole

ausgeübte Drehmoment insbesondere wegen der Ver- 40 blech 5 hat die Pole 9, welche in äquidistanten Ab-The torque exerted, in particular because of the sheet metal 5, has the poles 9, which are equidistant

kleinerung der effektiven Ständerpolfläche und der ständen auf einem Kreise liegen, dessen DurchmesserReduction of the effective stator pole area and the stands lie on a circle whose diameter

dadurch bedingten Dezimierung des Luftspaltflusses. gleich demjenigen der Pole 7, 8 ist.the resulting decimation of the air gap flow. is the same as that of poles 7, 8.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei F i g. 2 zeigt die Abwicklung der Ständerpole., einem derartigen Synchronkleinmotor die gesamte deren Abstände untereinander gleich sind. Mit ρ ist Poloberfläche und damit die zur Verfügung stehende 45 die Polteilung der Pole 9 des Ständerpolblechs 5 beelektromagnetische Energie auszunutzen und gleich- zeichnet. Die Achsen al und al der Pole 9 halbieren zeitig eine symmetrische Verteilung der Ständerpole den Zwischenraum zwischen den Polen 7, 8 des anzu schaffen. deren Ständerpolblechs 4, während die Achse α 3The invention is based on the object of FIG. 2 shows the development of the stator poles. Such a small synchronous motor, the entire distances between which are the same. With ρ, the pole surface and thus the available 45 the pole pitch of the poles 9 of the stator pole plate 5 is to be used for electromagnetic energy and is drawn equally. The axes al and al of the poles 9 cut in half a symmetrical distribution of the stator poles the space between the poles 7, 8 of the to create. their stator pole sheet 4, while the axis α 3

Die Erfindung ist bei einem Synchronkleinmotor einer halben Pol teilung pi der Polteilung ρ ent-In the case of a small synchronous motor, the invention is half a pole pitch pi of the pole pitch ρ.

der eingangs genannten Art darin zu sehen, daß der 50 spricht und den Zwischenraum 10 zwischen denof the type mentioned in the fact that the 50 is speaking and the space 10 between the

Abstand zwischen den Polen gleich ist. Polen 7, 8 halbiert. Die Pole beider StänderblecheDistance between the poles is the same. Poles 7, 8 cut in half. The poles of both uprights

Auf diese Weise wird erreicht, daß der Motor sind gemäß F i g. 2 ineinandergeschachtelt, wobei dieIn this way it is achieved that the engines are in accordance with FIG. 2 nested, with the

nach der Erfindung ein gegenüber, vergleichbaren Länge der Pole 9 gleich der Länge der größerenAccording to the invention, a comparable length of the poles 9 equal to the length of the larger one

bekannten Motoren wesentlich höheres Anlaufdreh- Pole 7 ist. Die Abstände zwischen benachbartenknown motors much higher starting-rotation pole 7 is. The distances between neighboring

moment aus allen möglichen Ruhelagen des Läufers 55 Ständerpolen sind größer als der radiale Abstandmoment from all possible rest positions of the rotor 55 stator poles are greater than the radial distance

hat, die beim Anlauf auftretenden Schwingungen zwischen den Läufer- und den Ständerpolen,has the vibrations that occur between the rotor and stator poles during start-up,

oder Stöße weitgehend verringert werden und außer- Diese Anordnung der Ständerpole hat zur Folge,or shocks are largely reduced and this arrangement of the stator poles has the consequence,

dem die Synchrondrehzahl rasch erreicht wird. Tat- daß der Läufer in seiner Ruhestellung niemals einewhich the synchronous speed is reached quickly. Indeed, in his resting position the runner never does one

sächlich liegen Abmessungen und Gewicht des Lage II in F i g. 3 einnimmt, in welcher die Läufer-The dimensions and weight of layer II are mainly shown in FIG. 3 occupies, in which the runner

. Motors nach der Erfindung um etwa 25 % unter den 60 pole exakt den Ständerpolen gegenüberstehen, was. Motor according to the invention by about 25% under the 60 poles exactly opposite the stator poles, what

Werten eines das gleiche Drehmoment erzeugenden einen Selbstanlauf ausschließen würde. VielmehrValues of a torque generating the same would exclude a self-start. Much more

Motors üblicher Bauart. nimmt der Läufer in seiner Ruhelage eine derartigeMotor of the usual design. the runner takes such a position in his resting position

Vorzugsweise ist der Abstand zwischen den Polen Stellung ein, daß der magnetische Widerstand fürPreferably, the distance between the poles is a position that the magnetic resistance for

größer als der Luftspalt zwischen diesen Polen und den sich über den Luftspalt und die Ständerpolelarger than the air gap between these poles and across the air gap and the stator poles

dem Läufer. Auch hat es sich als zweckmäßig er- 65 schließenden magnetischen Fluß des Läufers einthe runner. It has also proven to be an expediently inferring magnetic flux of the rotor

wiesen, daß von den beiden benachbarten Polen des Minimum wird. In der Ruhelage sind die Läuferpoleshowed that the two neighboring poles become the minimum. The rotor poles are in the rest position

einen Polblechs, welche zwischen zwei Polen des gegenüber den Ständerpolen versetzt und nehmen diea pole plate, which is offset between two poles of the opposite to the stator poles and take the

anderen Polblechs liegen, der eine Pol wenigstens so in F i g. 3 mit I bezeichnete Lage relativ zu denother pole sheet lie, the one pole at least as shown in FIG. 3 labeled I position relative to the

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.Stator poles a. If the motor winding is excited in such a rotor rest position, is exerted a torque on the rotor by the stator magnetic field, so that this in the manner of a Pulsation motor starts itself.

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 anfängliehen 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.The unequal length and the described pole pitch ρ have the effect that the oscillations of the rotor during start-up and thus the initial intermittent movements of the rotor are limited to a minimum. The suppression of the initial oscillation of the rotor and the associated undesirable mechanical and electromagnetic effects have the consequence that the motor reliably reaches its synchronous speed very quickly, even under load. In fact, so far, small synchronous motors with such advantageous starting properties as the motor according to the invention could only be achieved by providing the known short-circuit rings made of copper, through which a corresponding phase shift of the magnetic flux was achieved, which, however, reduced the manufacturing costs these engines became more expensive.

Claims

Patent claims:

1. Self-starting synchronous small motor with a permanent magnet rotor and a stator from an excitation coil coaxial with the rotor and from this excitation coil covering both sides Pole sheets, the poles of which are all the same width and in the air gap between the excitation coil and Runner protrude in such a way in the axial direction that between two poles of one pole plate each two poles of the other pole plate are, characterized in that the distance between the poles (7, 8, 9) is the same.

2. Motor according to claim 1, characterized in that the distance between the poles (7, 8, 9) is larger than the air gap between these poles and the rotor (1).

3. Motor according to claim 1 or 2, characterized in that the length of the pole (7) at least equal to the thickness of the rotor (1) and the pole (8) of the same pole sheet at least halfway is so long.

1 sheet of drawings