DE1763043C - Polarized synchronous micro motor - Google Patents

Polarized synchronous micro motor

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DE1763043C DE19681763043 DE1763043A DE1763043C DE 1763043 C DE1763043 C DE 1763043C DE 19681763043 DE19681763043 DE 19681763043 DE 1763043 A DE1763043 A DE 1763043A DE 1763043 C DE1763043 C DE 1763043C
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Gunter Dipl.-Phys. 8500 Nürnberg; Benzinger Hans Dipl.-Phys. 4100 Duisburg-Buchholz Vieweg
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Description

Es sei nun der Fall betrachtet, daß zwischen den Ständerleitblechen S und den klauenpolkränzen 6 keine Scheiben 8 aus unmagnetischem Material eingefügt sind. Es liegen dann die Klauenpolkränze 6 satt an den Ständerleitblechen 5 an, so daß der Ständerkreis einen relativ geringen magnetischen Widerstand aufweistLet us now consider the case that between the Stator guide plates S and the claw pole wreaths 6 no disks 8 made of non-magnetic material are inserted are. The claw pole rings 6 then lie snugly against the stator guide plates 5, so that the stator circle has a relatively low magnetic resistance

Liegt die Ständerspule 1 nicht an Spannung, so wird der Ringmagnet 10 in bezug auf die Pole 9 eine solche Stellung einnehmen, daß der magnetische Widerstand des vom Ringmagneten 10 erregten Kreises ein Minimum wird. Ohne die Scheiben 8 weist der Ständerkreis, der von zwei benachbarten Läuferpolen S, N über die Luftspalte 12, die zugehörigen Pole 9, die Klauenpolkränze 6, die Ständerleitbleche 5 und'den Kern 4 verläuft, einen wesentlich geringeren magnetischen Widerstand auf, als der magnetische Kreis, der vom Läuferpol N über den Luftspalt 1"2, den darüberliegenden Pol 9, den Arbeitsluftspalt 15, den danebcnliegenden weiteren Pol 9, den Luftspalt 12, zum Läuferpol S des Läufermagneten verläuft. Wie sich aus Fig. 1 und 3 ersehen läßt, wird der magnetische Widerstand des Ständerkreises dann ein Minimum, wenn die magnetischen Achsen der Läuferpole mit den Schwerpunktachsen der Pole 9 zusammenfallen, das heißt unter jedem Pol 9 ein Läuferpol N bzw. S zu liegen kommt.If the stator coil 1 is not energized, the ring magnet 10 will assume such a position with respect to the poles 9 that the magnetic resistance of the circuit excited by the ring magnet 10 becomes a minimum. Without the disks 8, the stator circle, which runs from two adjacent rotor poles S, N via the air gaps 12, the associated poles 9, the claw pole rims 6, the stator guide plates 5 and the core 4, has a significantly lower magnetic resistance than the magnetic one Circle which runs from the rotor pole N via the air gap 1 "2, the overlying pole 9, the working air gap 15, the other adjacent pole 9, the air gap 12, to the rotor pole S of the rotor magnet. As can be seen from FIGS. 1 and 3, the magnetic resistance of the stator circle is then a minimum when the magnetic axes of the rotor poles coincide with the centroid axes of the poles 9, that is, a rotor pole N or S comes to lie under each pole 9.

Diese Stellung der Läuferpole S, N zu den Polen 9 hat zur Folge, daß beim Anlegen einer Wechselspannung an die Ständerspule I kein Drehmoment zwischen Ständer und Läufer erzeugt wird, so daß der Läufer aus dieser Stellung nicht anzulaufen in der Lage ist. Bei jeder Abweichung aus dieser Lage läuft jedoch der Motor an. Durch die vom Läufer angetriebene Last und durch Reibungsverhältnisse wird zwar die Stellung, in der kein Drehmoment ausgeübt wird, selten erreicht, kommt aber gelegentlich doch immer wieder vor, was nicht nur unerwünscht, sondern auch unter allen Umständen vermieden werden muß.This position of the rotor poles S, N relative to the poles 9 has the consequence that when an alternating voltage is applied to the stator coil I, no torque is generated between the stator and the rotor, so that the rotor is unable to start from this position. With every deviation from this position, however, the motor starts up. Due to the load driven by the rotor and due to the friction conditions, the position in which no torque is exerted is seldom reached, but it does happen again and again, which is not only undesirable but must also be avoided under all circumstances.

Durch die Einlage der Scheiben 8 zwischen den Klauenpolkränzen 6 und den Ständerleiiblechen S wird künstlich ein Luftspalt in Stärke der Scheibe 8 erzeugt, der den magnetischen Widerstand des Ständerkreises entsprechend heraufsetzt. Es genügt bereits eine relativ dünne Kunststoffscheibe, um den magnetischen Widerstand des Ständerkreises so weit /uBy inserting the disks 8 between the claw pole wreaths 6 and the stator lead plates S. an air gap in the thickness of the disk 8 is artificially created, which reduces the magnetic resistance of the stator circle increases accordingly. A relatively thin plastic washer is enough to put the magnetic Resistance of the stator circle so far / u

ίο erhöhen, daß bei unerregter Ständerspulc 1 der magnetische Widerstand des sich über die Arbeitsluftspalte 15 schließenden, vom Ringmagneten IO erregten Kreises kleiner als der magnetische Widerstand des Ständerkreises ist. In diesem Falle nehmen die Läuferpole N und S die in Fig. 3 gezeichnete Stellung ein. Die einzelnen Pole 9 der Klauenpolkränze 6 hiiden dann zwischen den Läuferpolen N und .S' eine magnetische Brücke. Der magnetische Widerstand des über die Arbeitsluftspalt 15 gebildeten niagncti-ίο increase that when the stator coil 1 is unexcited, the magnetic resistance of the circuit which closes via the working air gap 15 and is excited by the ring magnet IO is smaller than the magnetic resistance of the stator circuit. In this case, the rotor poles N and S assume the position shown in FIG. The individual poles 9 of the claw pole rings 6 then form a magnetic bridge between the rotor poles N and .S '. The magnetic resistance of the niagncti-

ao sehen Kreises könnte zwar auch durch Verkleinerung der Arbeitsluftspalte 15 ernietlrigt werden, aber dies hütte den Nachteil, daß durch die damit zwangsweise verbundene Verbreiterung der Pole 9 eine trapezförmige Flußverteilung längs des Luftspaltes 12 ent-ao see circle could also be done by downsizing of the working air gap 15, but this have the disadvantage that the widening of the poles 9, which is inevitably associated therewith, becomes trapezoidal Flow distribution along the air gap 12

stehen würde, die infolge ihres Oberwellcngehaltes Drehschwingungen des Permanentmagnetläufers hervorrufen würde.which would cause torsional vibrations of the permanent magnet rotor due to their harmonic content would.

Es hat sich gezeigt, daß bereits ein Luftspalt von 0,2 mm mittels der Scheibe 8 ausreichend ist, um eine eindeutige Anlaufstellung des Motors zu erhalten. Überraschenderweise hat sich hierbei gezeigt, daß die Einfügung dieses Luftspaltes nur einen kaum merklichen Leistungsabfall zur Folge hat. Die Scheiben 8 können aus jedem beliebigen unmagnetischenIt has been shown that an air gap of 0.2 mm by means of the disk 8 is sufficient to to get a clear starting position of the motor. Surprisingly, it has been shown here that the introduction of this air gap only results in a barely noticeable drop in performance. The disks 8 can consist of any non-magnetic

Material gefertigt sein. Vorzugsweise wird man sie aus Kunststoff herstellen.Be made of material. They will preferably be made of plastic.

Selbständiger Schutz für die Merkmale des Anspruchs 2 wird nicht begehrt.Independent protection for the features of claim 2 is not sought.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

I 2 deutschen Patentschrift 1 091 662 bereits bekannt, Patentansprüche: einen Luftspalt oder einen nicht magnetischen Ma terialstreifen zwischen den sich überlappenden Stän-I 2 German patent specification 1 091 662 already known, claims: an air gap or a non-magnetic Ma material strip between the overlapping rods 1. Polarisierter Synchron-KIeinstmotor mit derhälften einzufügen und so den magnetischen einer einen Magnetkern konzentrisch umgeben- 5 Widerstand im Ständerkreis zu erhohen. Auf diese den Ständerspule, deren beide Stirnseiten durch Weise wird erreicht, daß der Permanentmagnetläufer mit dem Magnetkern und mit Klauenpolen ma- beim Auslaufen des Motors in einer Stellung stehengnetisch leitend verbundene, ebene Ständerleit- bleibt, in der jeder Läuferpol von zwei Standerpolen bleche überdeckt sind, und mit einem von Klauen- etwa gleichmäßig überlappt wird. Aus einer solche;, polen konzentrisch umgebenen, zwischen den io Stellung kann der Motor wieder anlaufen. Durch Ein Ebenen der Ständerleitbleche angeordneten Per- fügen von nicht magnetischen Materialstreifen an manentmagnctläuter, dessen Läuferwelle parallel der Überlappungsstelle der beiden Ständsrhälften zur Magnetkernachse von Lagern aus magnetisch wird bei dem bekannten Motor der Zusammenbau nicht leitendem Material getragen ist, wobei an erschwert.1. Polarized synchronous micro motor with the halves to insert and so the magnetic one concentrically surrounding a magnetic core- 5 to increase resistance in the stator circle. To this the stator coil, the two end faces of which is achieved by way of that the permanent magnet rotor with the magnetic core and with claw poles in one position when the motor coasts down Conductively connected, level stator guide remains, in which each rotor pole of two stator poles sheets are covered, and with one of claws is overlapped approximately evenly. From such a ;, The motor can start again between the poles, surrounded by concentric poles. Through a Add non-magnetic material strips to the levels of the stator guide plates manentmagnctlaut, whose rotor shaft is parallel to the overlap point of the two stand halves The assembly of the known motor is magnetic to the magnetic core axis of bearings non-conductive material is worn, making it difficult. den Ständerleitblechen einstückige Klauenpol- 15 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beithe stator guide plates one-piece claw pole 15 The invention is based on the object kränze befestigt und durch die Lager zentriert einem Motor der eingangs genannten Art den ma-wreaths attached and centered by the bearings of a motor of the type mentioned the ma gehafien sind, nach Patent I 638 576, dadurch gnetischen Widerstand für den vom Läufer ausgehcn-according to patent I 638 576, thus gnetic resistance for the gekennzeichnet, daß mindestens zwischen den Fluß im Ständerkreis so anzuordnen, daß beicharacterized in that at least to be arranged between the flux in the stator circle so that at einem Klauenpolkranz (6) und einem Ständerleit- einfachem Aufbau des Motors ein sicherer Anlaufa claw pole ring (6) and a stator control - simple structure of the motor a safe start blech (S) eine Scheibe (8) aus unmagnetischem 20 gewährleistet ist.sheet (S) a disc (8) made of non-magnetic 20 is guaranteed. Material eingefügt ist. Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nachMaterial is inserted. The solution to the task at hand succeeds 2. Synchron-KIeinstmotor nach Anspruch 1, der Erfindung dadurch, daß mindestens zwischen dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (8) aus einem Klauenpolkranz und einem Ständerleitblech Kunststoff besteht. eine Scheibe aus unmagnetischem Material einge-2. Synchronous KIeinstmotor according to claim 1, the invention in that at least between characterized in that the disc (8) consists of a claw pole ring and a stator guide plate Made of plastic. a disc made of non-magnetic material s5 fügt ist.s5 adds is. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht die Scheibe aus Kunststoff.According to a further embodiment of the invention, the disk is made of plastic. An Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel eines Motors nach der Erfindung dargestellt 30 ist, wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigtWith reference to the drawing, in which an embodiment of a motor according to the invention is shown 30, the invention will be explained in more detail. It shows Das Hauptpatent bezieht sich auf einen polarisier- Fig. I einen Schnitt des Motors nach der Erfin-The main patent relates to a polarized Fig. I a section of the motor according to the invention ten Synchron-KIeinstmotor mit einer einen Magnet- dung,th synchronous miniature motor with a single magnet kern konzentrisch umgebenden Ständerspule, deren Fig. 2 die beiden stirnseitig angeordneten Klauen-core concentrically surrounding stator coil, the Fig. 2 of which shows the two claws arranged at the end beide Stirnseiten durch mit dem Magnetkern und mit polkränze mit den unmagnetischen Scheiben und dem Klauenpolen magnetisch leitend verbundene, ebene 35 Permanentmagnelläufer in auseinandergezogener, Ständerleitbleche überdeckt sind, und mit einem von perspektivischer Darstellung,both end faces through with the magnetic core and with polar rings with the non-magnetic disks and the Claw poles magnetically connected, flat 35 permanent magnet rotors in an extended, Stand guide plates are covered, and with a perspective view, Klauenpolen konzentrisch umgebenen, zwischen den Fig. 3 einen Teil der beiden Klauenpolkränze inClaw poles surrounded concentrically, between FIGS. 3 a part of the two claw pole rings in Ebenen der Ständerleitbleche angeordneten Pcrma- abgewickelter Darstellung zusammen mit verschiede- ;u*ntmagnetläufcr, dessen Läuferwelle parallel zur nen Stellungen der Läuferpole.
Magnetkernachse von Lagern aus magnetisch nicht 40 Mit I ist eine Ständerspule bezeichnet, die auf leitendem Material getragen ist, wobei an den Stan- einen Spulenkörper 2 aus Kunststoff gewickelt ist. derleilblechen einstückige Khuienpolkränze befestigt Mit 3 sind Anschlußfahnen bezeichnet. Der Spulcn- und durch die Lager zentriert gehalten sind. körper 2 ist auf einem Kern 4 aus magnetisch leiten-
Planes of the stator guide plates arranged Pcrma- developed representation together with different-; u * ntmagnetlaufcr, whose rotor shaft is parallel to the positions of the rotor poles.
Magnetic core axis of bearings made of magnetically non-magnetic 40. I denotes a stator coil which is carried on conductive material, with a coil body 2 made of plastic being wound on the stator. derleilblechen one-piece Khuienpolkränze attached With 3 terminal lugs are designated. The Spulcn- and are kept centered by the bearings. body 2 is on a core 4 made of magnetically conductive
Um bei solchen Motoren einen günstigen Wir- dem Material aufgeschoben, welcher an den Enden kungsgrad zu erhalten, wird ein möglichst geringer 45 abgesetzt ist und Ständerleitbleche 5 trägt. An diesen Luftspalt zwischen Läufer und Ständerpol sowie ein sind Klauenpolkränze 6 durch eingenietete Lager 7 geringer magnetischer Widerstand des Ständerkreises befestigt. Zur Erhöhung des magnetischen Widerangestrebt. Dies hat zur Folge, daß sich bei unerreg- Standes des Ständerkreises sind zwischen Ständerleitler Ständerspule der Pcnnanenlmagnctläufer zu den blechen 5 und Klauenpolkränzen 6 Kunststoffschei-Ständerpolen so einzustellen versucht, daß die Achsen 50 ben 8 eingelegt. Die Pole 9 der Klauenpolkränze 6 tier Läuferpole mit den Schwerpunktachsen der Stan- umgeben konzentrisch den Permanentmagnetläufcr, tlei pole zusammenfallen, da in diesem Falle der über dessen Ringmagnet 10 auf der Läuferwelle 11 bellen Luflspalt /wischen Permanentmagnetläufcr und festigt ist. Mit 12 ist der Luftspalt zwischen Ring-Ständerpolen verlaufende, durch den Permanent- magnet 10 und den Polen 9 bezeichnet. Die Pole 9 magneten des Läufers erregte magnetische Kreis in 55 sind von einem Kunststoffrohr 13 umgeben, welches dem Stünderkreis einen erheblich geringeren magne- als Distanzstück zwischen den beiden Ständerlcitlischen Widerstund vorlindet, als über die Ständer- blechen 5 dient.In order for such motors to be made of a favorable material, which is at the ends To obtain a degree of efficiency, as low as possible 45 is set off and carries stator guide plates 5. On these The air gap between the rotor and the stator pole, as well as a claw pole rims 6 through riveted bearings 7 low magnetic resistance of the stator circuit attached. Aimed at increasing the magnetic resistance. This has the consequence that in the event of an unregulated state of the stator circle there are between stator conductors Stator coil of the magnetic rotor to the sheet metal 5 and claw pole wreaths 6 plastic disc stator poles Tried so that the axes 50 ben 8 inserted. The poles 9 of the claw pole wreaths 6 The rotor poles with the center of gravity axes of the stan concentrically surround the permanent magnet rotor, tlei poles coincide, since in this case the bark over its ring magnet 10 on the rotor shaft 11 Air gap / wipe permanent magnet rotor and is fixed. At 12 is the air gap between the ring stator poles running, designated by the permanent magnet 10 and the poles 9. Poles 9 magnets of the rotor excited magnetic circuit in 55 are surrounded by a plastic tube 13, which the stünderkreis a considerably smaller magnet than a spacer between the two stator tables Resistance vorlindet than serves over the stator plates 5. pole und Aineitsluftspalte. Fallen aber die Achsen Fig. 2 zeigt die auseinandergezogen dargestelltenpole and air gap. If the axes fall, however, FIG. 2 shows the one shown in an exploded manner tier Pole des Permaiientmagnetläufcrs mit den Schwer- Klauenpolkränze 6 mit dem auf der Läuferwclle 11 pimktachsen der Ständerpolc zusammen, so wird bei 60 befestigten Ringmagneten 10 und den Kunststoff Weehselstrnmerregung kein Drehmoment erzeugt, scheiben 8.The pole of the permanent magnet rotor with the heavy claw pole rings 6 with the one on the rotor shaft 11 If the stator pole pimktaxen, then with 60 fixed ring magnets 10 and the plastic Weehselstrnmerregung no torque generated, slice 8. das heißt, der Motor kann nicht anlaufen. Es läßt Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, sind die in tangen-that is, the motor cannot start. As can be seen from Fig. 3, the tangible sich daher nicht mit Sicherheit sagen, ob der nach tialer Richtung verlaufenden Ai beitsluftspaltc 15 zwi-Abschalten tier Erregung zur Ruhe gekommene Per- sehen den Polen 9 erheblich breiter als die Luftspalte manenlniagiietläiiler beim Einschalten der Erregung 65 12 in radialer Richtung zwischen dem Ringmagneten auch wieder anläuft. 10 und den Polen 9. Der Ringmagnet 10 weist ehen-Therefore, it is not possible to say with certainty whether the air gap 15 running in the radial direction between the ring magnet has come to rest again when the excitation is switched off starts up. 10 and the poles 9. The ring magnet 10 has Um einen sicheren Anlauf eines polarisierten Syn- so viele Läuferpole /V, S abwechselnder Polarität auf, chron-Klcinsimntors zu erreichen, ist es aus der wie Pole an den Klauenpolkriinzen vorhnmlpn *m,iIn order to achieve a reliable start-up of a polarized syn- so many rotor poles / V, S of alternating polarity on, chron-Klcinsimntors, it is from the as poles on the claw pole kriinzen vorhnmlpn * m, i
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