DE1933694U - Polarisierter synchron-kleinstmotor. - Google Patents

Description

Polarisierter Synchron-Kleinstmotor

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Die l&2S5äsÄ2Ogc bezieht sicii auf einen polarisierten Synchron-Kleinstmotor mit zwei konzentrisch zueinander angeordneten Standern in Klauenpolbauart und einem dazwischen angeordneten Dauermagnetläufer.

Nach einem ältexen Vorschlag sind die beiden konzentrisch zueinander angeordneten Ständer in Drehrichtung räumlich um 90° el gegeneinander versetzt. Zwischen den beiden Ständern ist ebenfalls konzentrisch ein glockenförmiger Dauermagnetläufer ange-

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ordnet, der als Ringzylinder- oder als Mühlradläufer ausgeführt sein kann. Charakteristisch für einen derartigen Läufer ist, daß er radiale Magnetisierungen abwechselnder Polarität besitzt, die sich über die Länge des Läufers erstrecken, so daß in Bewegungsrichtung gegsehen am Außen- und am Innenmantel des zylinderförmigen Läufers Nord- und Südpole abwechseln. Je nach dem Verwendungszweck eines solchen Motors sind die beiden Ständer unterschiedlich ausgeführt und geschaltet. Er besitzt infolge seiner guten Raumund Materialausnützung, insbesondere des Läufermaterials ein sehr hohes. Drehmoment.

Neuerung
Der ärfsxEäxnscg liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen polarisierten Syrichron-Kleinstmotor noch weiter zu verbessern, so daß er ein noch höheres Drehmoment, bessere Anlaufeigenschaften und besseres Verhalten im Umkehrbetrieb aufweist. Das wird gemäß

Neuerung
der !&:£:&:&&$.&§ dadurch erreicht, daß der vorzugsweise als Glockenanker ausgebildete Dauermagnet-Laufer zwei konzentrisch zueinander ~* angeordnete Polkränze aufweist, und daß jedem Ständer ein eigener Polkranz zugeordnet ist, welcher von auf verschiedenen konzentrischen Polkreisen liegenden ungleichnamigen Ständerpolen beidseitig umgeben ist. Je nach dem Verwendungszweck des Motors sind die beiden Ständer unterschiedlich ausgeführt und die beiden Spulen unterschiedlich geschaltet. Soll er beispielsweise in der Drehrichtung umkehrbar sein, so wird zweckmäßig eine der beiden um 90 räum lieh versetzten Ständerspulen als Hauptphase und die andere Ständerspule 'als Hilfsphase benutzt. Zur Erzielung der für einen richtungsbesti/nmten Anlauf erforderlichen¹ Phasenverschiebung der

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Hilfsphase kann beispielsweise ein Kondensator dienen, der je · nach der gewünschten Drehrichtung der einen oder der anderen Ständerspule vorgeschaltet wird. An Stelle der Verwendung.eines Kondensators können die Pole der äußeren oder der inneren Ständerwicklung durch Kurzschlußwicklungen an sich bekannter Art derart belastet sein, daß ein eindeutiges Ständerdrehfeld entsteht. Es kann aber auch jeder der beiden Ständer Gruppen ion belasteten und unbelasteten Polen aufweisen, wobei in diesem Falle dann jedem Ständer·eine Drehrichtung zugeordnet ist. Hierbei ist es vorteilhaft, daß jeweils der nicht mit Wechselstrom erregte andere Ständer mit Gleichstrom gespeist wird, um die Haltekräfte zu verkleinern. \

Neuerung Weitere Einzelheiten und Merkmale der Bx&sdtKHg ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

■t Fig. 1 eine Schnittansicht eines zum Teil dargestellten Motors,

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung der Ständerwicklungen mit Kondensator in der Hilfsphase,

Fig. 3 einen Teil einer Schnittansicht eines Motors mit voll belastetem Innenständer,

Fig. 4 ein Schaltbild des in Fig. 3 dargestellten Motors, Fig. 5 eine Schnittansicht durch einen Teil eines Motors mit Gruppen von belasteten und unbelasteten Polen in beiden Ständern,

Fig. 6 ein entsprechendes Schaltbild und

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel mit gleichzeitiger Gleichstromerregung.

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Mit 1 ist die Motorachse bezeichnet, auf der ein glockenförmiger Läufer 2 befestigt ist. Er hat zwei konzentrisch angeordnete Pol-, kränze 3"und 4, die auf einem scheibenförmigen Plansch 5 befestigt sind. Die läuferkränze 3 und 4 können aus einzelnen Dauermagneten oder als Ringzylinder mit aufmagnetisierten Polen bestehen. Kennzeichnend für_ die Polkränze ist,· daß sie über ihre axiale Länge radial magnetisierte.Pole aufweisen, deren Polarität in Bewegungsrichtung wechselt, so daß am Außen- und am Innenmantel des zylinderförmj gen Läufers Nord- und Südpole abwechseln. Der Läuferflansch 5 besteht vorzugsweise aus einem unmagnetischen Werkstoff. Die Polkränze bzw. die einzelnen Magnete (bei Verwendung eines Polradläufers) können an dem Flansch 5 angeklebt oder in anderer Weise befestigt sein. Als Klebemittel eignet sich vorzüglich Araldit-Dieses Material ist mit 6 bezeichnet.

Den Polkränzen 3 und 4 sind die beiden Ständer 7 und 8 zugeordnet. Die die Ständerspulen tragenden ringförmigen Spulenträger 9 und 10 ' sind von beidseitig angeordneten Ständerpolblechen 11, 12 bzw. 13 und 14 umgeben, deren freie Enden 15, 16 bzw. 17, 18 derart ausgebildet und in Achsrichtung abgebogen sind, daß sie die Läuferkränze 3 bzw. 4 klauenförmig umgreifen. Wie aus Pig. 1 ersichtlich ist, liegen die Pole 15» 16, 17 und 18 auf verschiedenen konzentrischen Polkreisen. Eine nichtmagnetische Werkstoffbrücke 19 verbindet die beiden Ständer. Die Achse 1 ist in einem zylinderförmigen Habenteil 20 mit Hilfe von Folien 21 gelagert.

Die Verwendung eines Doppelläufers hat den Vorteil, daß bei gleicher Polpaarzahl doppelt so viele Läuferpole wie bei Ver-

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Wendung eines einfachen Läufers untergebracht werden können. Das hat den weiteren Vorteil, daß auf den vier Polkreisen nun "breitere Ständerpole als bisher verwendet werden können. Zwischen den Polen 15 und 16 bzw. 17 und 18, die jeweils um 180 mechanisch phasenverschoben sind, entsteht bei einer solchen Polanordnung ein sehr hoher Anteil tangentialer Peldkomponenten. Durch-die doppelte Anzahl der Lauferpole, die breitere Ausführung der Ständerpole und.den höheren Anteil tangentialer Peldkomponenten ■ergeben sich folglich wesentlich höhere Drehmomente, Darüberhinaus werden noch die Anlaufverhältnisse und die Drehrichtungsumkehr verbessert.

neuerungs-'
Durch die sx^xxräsxrgs gemäße Lauf er aus führung können auch die Symmetriebedingungen der Widerstände und Induktanz en leichter als bei den bekannten Polradläufern erfüllt werden. Man- kann nämlich beispielsweise die radiale Dicke der beiden Teilläufer des Doppelläufers verschieden groß wählen. Auf diese Weise kann man die magr net ischen Widerstände der Ständer 7 und 8 trotz wesentlich'-verschiedener magnetischer Weglängen einander gut anpassen. Die ohm-sehen Verlustwiderstände der'Spulen kann man beispielsweise durch "verschiedene Drahtstärken der Spulen 7· und 8 ausgleichen.

Pig. 2 zeigt eine Motorschaltung zur Drehrichtungsumkehr mit Hilfe eines Kondensators 22, der entweder der äußeren 'Ständerwicklung 7 oder der inneren Ständerwicklung 8 vorgeschaltet wird, so daß eine der beiden räumlich versetzten Ständerspulen als·.Haupt- und ' die andere als Hilfsphase arbeitet. Mit 23 ist der Schaltkontakt

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bezeichnet. Jeder Schalterstellung ist eine bestimmte Drehrichtung zugeordnet.

Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines solchen Motors. Zur Erzielung einer bestimmten Anlaufrichtung wird kein Kondensator verwendet, sondern es werden die Pole des inneren Ständers 8 durch eine Kurzschlußwindung bekannter Art derart belastet, daß in Zusammenwirken mit der äußeren Standerwicklung 7 ein kreisförmiges Drehfeld entsteht. Der Aufbau des Motors ist praktisch der gleiche wie in Fig. 1. Gleiche Teile sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Ein Unterschied gegenüber der-vorigen Ausführung besteht lediglich darin, daß innerhalb des kreisringförmigen Spulenkörpers'10 ein rohrförmiger Belastungsring/aus Kupfer als Kurzschluß windung vorgesehen ist. Die Ständer- und Läuferanordnung ist also die gleiche wie vorher.

Fig. 4 zeigt-das Schaltbild.· Wie daraus zu ersehen ist, ist bei dieser Schaltung der Motor nur in einer Richtung zu laufen imstande. Mit 25 ist ein Schaltkontakt bezeichnet. Eine Umkehr der Drehrichtung ist -aber dennoch möglich, und zwar dadurch, daß die Polarität einer der beiden Spulen bei festgehaltener Polarität der anderen Spule umgekehrt wird.

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An Stelle des inneren Ständers kann auch der äußere Ständer mit scheiben- oder kreisringförmigen Kurzschlußwindungen belastet, sein. Die Verhältnisse ändern sich hierbei praktisch nicht. Im großen und -ganzen weist der Motor die■gleichguten Eigenschaften wie der in Fig. 1 dargestellte -auf.

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Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Beide Ständer "be- _: stehen aus belasteten und unbelasteten Polen bzw. Polgruppen. Da nunmehr jeder der beiden Ständer Gruppen von belasteten und unbe-' lasteten Polen aufweist, kann jedem Ständer eine Drehrichtung zugeordnet sein. Wirkungsmäßig gleiche Teile sind wiederum mit gleichen Bezugsziffern wie -in fig. 1 und 3 versehen. Wie bei dem Aus- · führungsbeispiel nach, fig. 1 besitzt der Läufer 2 zwei Polkränze und 4, denen die beiden Ständerwicklungen 7 und 8 zugeordnet sind. Im Gegensatz zu Fig. 1 sind nun einzelne der auf verschiedenen Polkreisen liegenden Pole bzw. Polgruppen belastet. Zu diesem Zweck besitzt 'der AuSenständer 7 einen Kupferring 26 und der Innenständer 8 einen Kupferring 27. ferner ist beiden Ständern eine ringförmige Belastungsbrille 28 zugeordnet, die einzelne Pole bzw. Polgruppen umschließt. Wie- fig.· 5 zeigt, sind die Polzacken 15 und 17 belastet, während die aus Ständerpolblechen 29 und -30 gebildeten Polzacken 15' und 17' unbelastet sind. fig. 6 zeigt, daß jede Ständerspule für sich mit Hilfe der Schaltkontakte 31 bzw. 32 eingeschaltet werden kann, wobei jedem Ständer eine Drehrichtung zugeordnet ist. Der Innen- und der Außenständer können hierbei verschiedenpolig ausgeführt sein,, so daß sich außer verschiedenen Drehrichtungen auch verschiedene Drehzahlen ergeben.

fig. 7 zeigt eine verbesserte Schaltung für den in fig. 5 dargestellten Motor. Die Schaltung ist nun so getroffen, daß jeweils ein Ständer mit Wechselstrom und ein Ständer mit Gleichstrom gespeist wird, um die Haltekräfte des nicht mit Wechselstrom erregten Ständers zu verkleinern. Die Einschaltung der verschiedenen

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Drelarichtungen wird mit einem fünf Kontakte aufweisenden ■'Umschalter 33 vorgenommen. Mit 34 ist ein Gleichrichter und mit 35 ein Glättungsglied bezeichnet. Die Wirkungsweise ergib't sich ohne weiteres aus Fig. 7< ■

7 Figuren
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Schutz

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Claims (7)

RA/038 91:2*22.1. PLA 63/1538 Sehutz

1. Polarisierter Synchron-Kleinstmotor mit zwei konzentrisch zueinander angeordneten Ständern in Klauenpol"bauaft und einäm dazwischen angeordneten Dauermagnetläufer, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise als Glockenanker ausgebildete Dauermagnetlaufer zwei konzentrisch zueinander angeordnete Polkränze aufweist und jedem Ständer ein Polkranz zugeordnet ist, welcher von auf verschiedenen konzentrischen Polkreisen liegenden ungleichnamigen Ständerpolen beidseitig umgeben ist.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden um 90 räumlich versetzten Ständerspulen als Haupt- und die andere als Hilfsphase dient.

3. Motor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß' zur Erzielung der Phasenverschiebung für die Hilfsphase ein Kondensator verwendet ist, der in an sichbekannter Weise je nach der gewünschten Drehrichtung der einen oder der anderen Ständerspule vorschaltbar ist (Fig. 1 und 2).

4.-Motor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ■ die Pole der äußeren oder der inneren Ständerwicklung durch Belastungsmittel bekannter Art derart belastet sind, daß ein " einphasiges Ständerdrehfeld entsteht (Pig. 3).

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5. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder

' der beiden Ständer Gruppen von belasteten und unbelasteten Polen aufweist, wobei jedem Ständer eine Drehrichtung zugeordnet ist (Fig. 5). —

6. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Ständer Gruppen von belasteten und unbelasteten Polen verschiedener Polpaarzahl aufweist, wobei jedem Ständer eine Drenrichtung und andere Drehzahl zugeordnet ist (Fig. 5).

7. Motor nach Anspruch 4 und 5> gekennzeichnet durch die Verwendung von zylinder- und/oder scheibenförmigen Belastungsbril-len.