DE1959763A1 - Selbstanlaufender Einphasenwechselstromsynchronmotor - Google Patents

Description

Priorität wird "beansprucht aufgrund Patentanmeldung Frankreich PV 176 470 v. 2. 12. 1968

Die Erfindung betrifft einen selbstanlaufenden Einphasenwechselstromsynchronmotor mit Phasenverschiebungsringen und einer Einzigen Drehrichtung, enthaltend einen mehrpoligen Rotor, der innerhalb eines Stators untergebracht ist, der aus zwei Statorhälften zusammengesetzt ist, die übereinander angeordnet sind und außerdem eine Erregerspule umschließen, wobei jede Statorhälfte zwei Magnetanker aufweist, die gegeneinander mittels unmagnetiseher, kurzgeschlossener leitfähiger Ringe phasenverschoben sind, und wobei Jeder Anker mit senkrecht verlaufenden Zungen versehen ist, die in geeigneter Weise auf einer gleichen Umfangslinie verteilt sind, um regelmäßig angeordnete Hauptpole und Wende- bzw. Hilfspole zu bilden.

Es sind bereits selbstanlaufende Einphäsenwechselstromsynchronmotoren bekannt, deren Drehmoment im wesentlichen konstant ist, und deren Drehrichtung durch ein Statordrehfeld bestimmt ist, an das

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sich ohne zu gleiten ein Mehrpolrotor mit Permanentmagnetisierung koppelt. Der StatorteiJ. dieser Motoren enthält im allgemeinen zwei dachziegelartig ineinander geschobene Statorhälften, wobei jede Statorhälfte zwei magnetische Anker aufweist, deren Wirkungen untereinander mittels unmagnetischer, kurzgeschlossener leit fähiger Hinge phasenverschoben sind, wobei jeder Anker außerdem mit zur Radialebene des Motors senkrecht verlaufenden Zungen versehen ist, die in geeigneter Weise auf einer gleichen Umfangslinie verteilt sind, um Hauptpole und Hilfs- bzw. Wendepole zu bilden, wobei die letzteren gegenüber den ersteren um eine Winkelgröße *f phasenverschoben sind.

Man weiß,daß die Amplitude des Drehfeldes umso größer ist, je mehr dieser Phasenverschiebungswinkel sich 90° nähert, und daß, um ein Drehfeld zu haben, das in einer bestimmten Richtung in bestmöglicher Weise regelmäßig ist, die Hauptpole und die Wendebzw. Hilfspole untereinander um einen Winkel X. versetzt sind, so daß QC + f= 180° (ausgedrückt in elektrischen Graden), wobei peausgehend von den Hauptpolen in der gewünschten Drehrichining gerechnet wird.

Man weiß auch, daß eine Phasenverschiebung, die durch kurzgeschlossene Hinge erzeugt ist, die Reluktanz des magnetischen Hilf skr eise s erhöht und aus diesem Grunde eine Dämpfung des Flusses in den entsprechenden Polen nach sich zieht» Da diese Dämpfung sich gleichzeitig mit der Erhöhung des Winkels erhöht, weiß man, daß der am meisten zufriedenstellende Kompromiß erhalten wird, indem man für f einen Wert nahe 45° nimmt, und indem man in ltestimmtea Umfang die üteringerung des Flusses in den Hilfspolen kompensiert, indem man diesen letzteren eine Fläche' gibt, die größer ist, als diejenige der Hauptpole.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Einphasenwechsel stromsynchronmotor mit Ringen das resultierende Drehmoment zu erhöhen. Zu diesem Zweck weist der Motor Einrichtungen auf, um den Phasenverschiebungswinkel auf einen Wert nahe 90 zu bringen, und zwar für eine Flußdämpfung, die beträchtlich geringer ist, als diejenige, die man mit bekannten Motoren erreichen würde, bei denen man für einen solchen Phasenverschiebungswert praktisch eine totale Flußdämpfung beobachten würde«.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Motor dadurch gekennzeichnet, daß einerseits die Hilfspole jeder Statorhälfte durch einen ersten Ringreifen, um eine Phasenverschiebung /' zu liefern, und dann durch einen zweiten Ring, um eine Phasenverschiebung f" zu liefern, und daß andrerseits die Hilfspole entgegengesetzter Polarität nach ihrem Eintreten in die ersten Singe magnetisch geshuntet sind, um eine Streuung sowie eine Verringerung der Reluktanz zu erzeugen, wobei die Ringe jeweils solche Querschnitte haben, daß die Phasenverschiebung /'im wesentlichen gleich der Phasenverschiebung f* ist und die in den ersten Ringen erzeugte Dämpfung des Flusses im wesentlichen gleich der in den zweiten Ringen erzeugte Dämpfung des Flusses ist.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen verbesserten Motors wird im folgenden anhand der beiliegenden schematischen Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 : einen Querschnitt des Motors und

Fig. >2:i;; einen Grundriß des Statoraufbaus die-

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Aus Gründen der Übersichtlichkeit von Fig. 1 sind die Hauptpole und Wende- bzw. Hilfspole in der gleichen Schnittebene dargestellt, obwohl in Wirklichkeit diese Pole dachziegelartig zueinander angeordnet sind und, wie in Fig. 2 dargestellt, entlang der gleichen Umfangslinie angeordnet sind.

Zur Vereinfachung der Darstellung wird' außerdem noch angenommen, daß die obere Statorhälfte die Polarität Nord hat, während die untere Statorhälfte die Polarität Süd hat, wobei sich versteht, ; daß diese Polaritäten sich bei jeder Halbperiode des Speisestroms umkehren.

Gemäß dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt der Motor folgende Elemente:

1. eine obere Statorhälfte mit

a) einem kreisförmigen Deckel 1 aus magnetischen Material, der an seiner Oberseite einen stufenförmigen Absatz 1b aufweist, aus dem fünf gleichmäßig verteilte Zungen N ausgeschnitten sind, die in eine senkrecht zur Oberseite liegende Ebene umgebogen sind, um fünf Haupt-nerdpole zu bilden (in Fig. 2 gestrichelt dargestellt);

b) einem Kreisring 2 aus magnetischem leitfähigem Material, der in den eingezogenen Abschnitt 1a der. Nordzone/1b eingesetzt ist, mit welcher er in Kontakt steht. Dieser Ring hat auf einer ersten Umfangslinie fünf größere Öffnungen 2a, um die ersten Phasenverschiebungsringe zu bilden, und auf einer zweiten Umfangslinie fünf

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kleinere Öffnungen 2b,um die zweite Phasenverschiebungsringe zu bilden, wobei die Öffnungen 2a und 2b sich regelmäßig abwechseln und in einem solchen Abstand voneinander liegen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist;

c) einem aus magnetischem Material bestehenden Hilfspolstück 3, das in seinem Zentrum mit einem lager 4 aus magnetisch durchlässigem Material versehen ist. Dieses Stück enthält zehn ausgestanzte Zungen, die senkrecht umgebogen sind, um in die Öffnungen 2a bzw. 2b einzugreifen. Die fünf großen Zungen 3 a greifen in die Öffnungen 2a und stützen sich auf dem Nordanker 1b ab, während die fünf kleinen Zungen Έ¹ durch die Öffnungen 2b greifen und die phasenverschobenen oder Hilfsnordpole bilden.

2. eine: untere Statorhälfte mit

a) einem kreisförmigen Deckel 5 aus magnetischem Material, der einen stufenförmigen Absatz 5b aufweist, aus dem fünf gleichmäßig verteilte Zungen S ausgeschnitten sind, die senkrecht zur Deckelfläche umgebogen sind, um fünf Hauptsüdpole zu bilden £in Fig. 2 strichpunktiert dargestellt). Dieser Deckel ist an seiner Peripherie mit Ausschnitten 5c versehen, durch die zur Versteigung der Anordnung Ansätze 1c des Deckels 1 ragen.

b)einem Kreisring 6, der in seiner Natur und Gestaltung mit dem Ring 2 identisch ist, und der in den eingezogenen Abschnitt 5a der Südzone 5b eingesetzt ist, mit der er in Kontakt steht;

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c) einem Hilfspolstüek 7, das in der Art und Gestaltung mit dem Polstück 3 identisch ist, um fünf Pole S¹ zu bilden, welche die phasenverschobenen oder Hilfssüdpole darstellen. Dieses Stück ist ebenfalls in seinem Zentrum mit einem Lager 9 aus magnetisch durchlässigem Material versehen.

3. eine ringförmige Induktionsspule 9_t die zwischen dem IT or danker und ^üdanker untergebracht ist, um in Phase mit der Frequenz des Speisestroms die Veränderung der Polarität zu erzeugen.

4. einenRotor, der aus einer drehbar in den lagern 4 und 8 gebildeten Achse 10, einer fest mit der Achse 10 verbundenen Nabe aus durchlässigem Material und einem Ring 12 aus Ferritmaterial gebildet ist, der an der Nabe 11 angeformt ist und an seiner Peripherie fünf Hordpole und fünf Sddpole aufweist, die in gleichmäßigen Abständen und abwechselnd entlang von Mantellinien angeordnet sind.

5.)Zwei Unterlagescheiben 13 aus nichtmagnetischem Material, die zwischen den Lagern 4 und 8 und dem Kern 11 angeordnet sind, um einen Luftspalt konstanter Größe herzustellen.

Aus der Zeichnung erkennt man, so, wie es sich auch aus den oben angegebenen Merkmalen ergibt, einerseits, daß die Hilfspole N¹ und S¹ nacheinander durch die Öffnungen 2a und 6a, welche die ersten Hinge zur Erzeugung einer Phasenverschiebung ;/" bilden und dann durch die Öffnungen 2b und 6b greifen, welche die zweiten

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Ringe zur Bildung einer Phasenverschiebung y bilden, und daß andrerseits nach Eintreten in die Öffnungen 2a und 6a die HilfspolstUoke 3 und 7 magnetisch geshuntet sind, und zwar mittels der Lager 4 und 8, der Nabe 11 und der durch die Scheiben 13 gebildeten Luftspalte, um eine Streuung zu schaffen, welche es ern möglicht, im wesentlichen diejenigen auszugleichen, die zwischen dtn Polen N-S* und S -S¹ bestehen, wobei diese Stauung außerdem die Reluktanz und als Konsequenz davon die Dämpfung des Primärflusses reduziert; man erkennt außerdem, daß die Zungen 3a und 7a einen größeren Querschnitt haben als die Zungen N' und S¹, um eine Phasenverschiebung f erhalten zu können, die im wesentlichen gleich der Phasenverschiebung if" ist«

Aus Fig· 2 erkennt nan einerseits, daß die Hauptpole eine Fläche haben, die kleiner ist als diejenigen der Hilfspole, um den Flußunterschied su kompensieren, der zwischen diesen Polen vorhanden ist und andrerseits, daS der Phasenverschiebungswinkel /* ** f" +f bei diesem Ausfuhrungsbeispiel 70 elektrische Grade beträgt, was eine geometrische Verschiebung von 22° zwischen.Hauptpolen und Hilfepolen zuläßt und eine geometrische Verschiebung von 26° zwischen zwei Statorhälften.

Durch die Erfindung 1st diese Phasenverschiebung von 70° in einfacher Weise erzielbar und es wurde festgestellt, daß Drehmomentmessungen nahe der theoretischen Werte liegen , wobei die Drehrichtung R stets einsinnig gewesen ist.

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Claims (1)

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a te η t ans ρ r ü c h e

1 .) Selbstanlaufender Einphasenwechselstromsynchronmotor mit Phasemrersehiebungsringen und einer einzigen Drehrichtung, enthaltend einen mehrpoligen magnetisierten Rotor, der innerhalb eines Stators untergebracht ist, der aus zwei Statorhälften zusammengesetzt ist, die dachziegelartig übereinander liegen und außerdem eine Erregerspule umschließen, wobei jede Statorhälfte zwei Magnetanket aufweist, die gegeneinander mittels unmagnetischer, kurzgeschlossener leitfähiger Ringe phasenverschoben sind, und wobei jeder Anker mit senkrecht verlaufenden Zungen versehen ist, die in geeigneter Weise auf einer gleichen Umfangelinie verteilt sind, um regelmäßig angeordnete Haupt-™ pole und Mende- büw. Hilfspole zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits die Hilfspole jeder Statorhälfte durch einen ersten Ringreifen, um eine Phasenverschiebung Jf' zu liefern, und dann durch einen zweiten Ring, um eine Phasenverschiebung :/" zu liefern, und daß andrerseits die Hilfspole entgegengesetzter Polari- ' tat nach ihrem Eintreten in die ersten Ringe magnetisch geshuntet sind, um eine Streuung sowie eine Verringerung der Reluktanz zu erzeugen, wobei die Ringe jeweils solche Querschnitte haben, daß

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die Phasenverschiebung J"' im wesentlichen gleich der Phasenverschiebung f" ist und die in den ersten Ringen erzeugte Dämpfung des Flusses im wesentlichen gleich der in den zweiten Ringen erzeugten Dämpfung des Plussea ist,'

Für den Anmelder: Meissner & Bolte Patentanwälte

Bremen, den 26. 11. 1969

Anmelder:

Societe dite: CROUZEI

126 avenue de la Republique Paris / Frankreich

·*-.^ INSPECTED

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Leerse ite