DE19954693C2

DE19954693C2 - AC synchronous motor

Info

Publication number: DE19954693C2
Application number: DE1999154693
Authority: DE
Inventors: Guenter Major
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-11-13
Filing date: 1999-11-13
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2019-11-14
Also published as: DE19954693A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wechselstrom-Synchronmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The present invention relates to an AC synchronous motor with the Features of claim 1.

Derartige langsam laufende Induktions-Wechselstrom-Synchronmotoren in Form von elektrisch erregten Reluktanzmotoren sind gemäß der DE 29 00 086 A1 und der DE 197 04 576 A1 bekannt.Such slow-running induction AC synchronous motors in the form of Electrically excited reluctance motors are according to DE 29 00 086 A1 and DE 197 04 576 A1 known.

Sie dienen als Uhrenmotoren oder z. B. als Schrittmotor für Drucker, wobei die der Ummagnetisierung unterworfene Eisenmenge sehr klein ist und sich ein Synchronantrieb ohne Permanenterregung ergibt.They serve as clock motors or z. B. as a stepper motor for printers, which the Magnetic magnetization is very small and there is a synchronous drive without permanent excitation.

Da die Rotoren keine Läuferwicklung aufweisen, sind sie im wesentlichen wartungsfrei, wobei sich niedrige Herstellungskosten ergeben und im Hinblick auf die Steuerelektronik ein hoher, gegebenenfalls einstellbarer Leistungsfaktor gegeben ist.Since the rotors have no rotor winding, they are essentially maintenance-free, which results in low manufacturing costs and in terms of control electronics high, optionally adjustable power factor is given.

Es ist keine Schleifringübertragung und kein komplizierter Läuferaufbau nötig. Wie bei Plattenteller-Antriebsmotoren werden unter Wirkung einer von einem Elektromagneten über Einzelpole ausgehenden magnetischen Durchflutung die Zähne eines einreihigen oder zweireihigen Polzahnläufers, welcher den Rotor des Wechselstrom-Synchronmotors bildet, homopolar erregt.No slip ring transmission and no complicated rotor assembly are necessary. As in Platter drive motors are powered by an electromagnet Single poles outgoing magnetic flooding the teeth of a single row or two-row pole tooth rotor, which forms the rotor of the AC synchronous motor, excited homopolar.

Die Elektromagnete tragen jeweils zwei Pole in Form eines Nord- und Südpols, wobei diese mit gleicher Zahnteilung auch in dem plattentellerförmigen Polzahnläufer angelegt sind. Es ergibt sich somit über diesen an gegenüberliegenden Polen und Zähnen ein geschlossener Magnetfluß, wobei sich im Läufer gemäß der Achse des äußeren Magnetfeldes eine magnetische Vorzugsachse einstellt.The electromagnets each have two poles in the form of a north and south pole, these are created with the same tooth pitch in the plate-shaped pole tooth rotor. It this results in a closed one on opposite poles and teeth Magnetic flux, with one in the rotor according to the axis of the external magnetic field magnetic preferred axis.

Gemäß der DE 29 00 086 A1 ist ein zweireihiger Polzahnläufer vorgesehen, wobei im Umfangsbereich des Läufers Stator-Einheiten derart angeordnet sind, daß die quer über zwei beabstandete Zahnläufer verlaufende Kernstange der Magnetfeldspule jeder Stator-Einheit mit dem linken Ende als Nordpol und mit dem rechten Ende als Südpol auf die beabstandeten beiden Zahnreihen der Zahnläufer wirkt.According to DE 29 00 086 A1, a two-row pole-tooth rotor is provided, in which Circumferential region of the rotor stator units are arranged such that the across two spaced-apart toothed rotor core rod of the magnetic field coil of each stator unit the left end as the north pole and with the right end as the south pole on the spaced both rows of teeth the tooth runner acts.

Durch den zweireihigen Polzahnläufer erhöht sich der Wirkungsgrad des Motors, welcher als Klein-Motor für den Antrieb von Uhren dient.The double-row pole-tooth rotor increases the efficiency of the motor, which as Small motor is used to drive clocks.

Der von mehreren in Umfangsbereich des Läufers angeordneten, aus einer in axialer Richtung verlaufenden Kernstange als Spulenkern und einer Spule mit Spulenkörper bestehenden Stator-Einheiten erzeugte magnetische Wechselfluss fließt wie bei sonstigen Wechselstrom-Synchronmotoren, die nach dem magnetomotorischen Prinzip laufen, von der rechten Seite der Kernstange in die benachbarten Polzähne des rechten Zahnläufers und von diesem in den anliegenden linken Zahnläufer und von dessen Polzähnen in den gegenüberliegenden linken Teil der Kernstange, so daß sich ein geschlossener magnetischer Fluß ergibt.The one of several arranged in the peripheral area of the rotor, one in the axial Direction of the core rod as the coil core and a coil with coil body Magnetic alternating current generated in existing stator units flows as in others AC synchronous motors that run on the magnetomotive principle from the right side of the core rod into the adjacent pole teeth of the right tooth rotor and from this in the adjacent left tooth rotor and from its pole teeth in the opposite left part of the core rod, so that there is a closed magnetic River gives.

Zur Erhöhung der Umdrehungsgeschwindigkeit ist eine geringere Zahl von Polzähnen zu wählen.To increase the speed of rotation, a smaller number of pole teeth is too choose.

Der Motor ist als Anwurf-Synchronmotor ausgebildet, wobei keine Frequenzsteuerung, insbesondere zur Erzeugung eines Selbstanlaufes vorliegt.The motor is designed as a starter synchronous motor, with no frequency control, in particular for generating a self-start.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wechselstrom-Synchronmotor zu schaffen, welcher durch Abänderung des Aufbaus der bekannten Motoren eine Erhöhung der Antriebsleistung ermöglicht.The present invention has for its object an AC synchronous motor to create an increase by changing the structure of the known engines the drive power enables.

Dieser soll derart sein, dass mit einer Stator-Einheit mit Elektromagnetschiene sowohl ein selbständiger Anlauf als auch eine synchrone Betriebszahl des Rotors möglich ist, wobei der Strom des Elektromagneten und/oder dessen Phasenlage entsprechend zu regeln ist.This should be such that with a stator unit with an electromagnetic rail both independent start-up and a synchronous operating number of the rotor is possible, the Current of the electromagnet and / or its phase position is to be regulated accordingly.

Es soll auch eine Erhöhung des Wirkungsgrades, also des Verhältnisses der abnehmbaren Leistung zum Stromverbrauch, gegen herkömmliche Induktions-Wechselstrommotoren gegeben sein.It is also intended to increase the efficiency, i.e. the ratio of the removable ones Power for power consumption, against conventional induction AC motors be given.

Zur Erhöhung des Wirkungsgrades ist insbesondere vorgesehen, die magnetische Verlustleistung zur Erzeugung des elektrisch zu erregenden Magnetfeldes im Rotor und Stator möglichst gering zu halten.To increase the efficiency, the magnetic one is provided in particular Power loss for generating the electrically excitable magnetic field in the rotor and stator to keep as low as possible.

Dabei soll eine möglichst einfache Ansteuerung der Elektromotoren, insbesondere zur Erzeugung des selbständigen Anlaufs möglich sein.The simplest possible control of the electric motors, in particular for Generation of the independent start-up may be possible.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Ausbildung eines Wechselstrom-Synchronmotors der eingangs genannten Art gemäß Patentanspruch 1 vorgesehen.To achieve this object, an AC synchronous motor is designed initially mentioned type provided according to claim 1.

Erfindungsgemäß wird somit eine Stator-/Rotoranordnung verwendet, wobei die Stator- Einheit eine Magnetfeldspule mit stabförmigen Spulenkern aufweist, welcher unmittelbar bis an den Umfangsbereich von zwei plattentellerförmigen Rotoren ragt, an welchen statt Polzähne eines Polzahnläufers im Außenbereich in radialer Richtung von der Plattentellermitte zum Plattentellerrand in Abstand zueinander angeordnete Ankerarme aus Eisenstücken angeordnet sind, welche untereinander magnetisch nicht leitend verbunden sind.According to the invention, a stator / rotor arrangement is thus used, the stator Unit has a magnetic field coil with rod-shaped coil core, which immediately to protrudes from the peripheral area of two plate-shaped rotors, on which instead Pole teeth of a pole tooth rotor in the outer area in the radial direction from the Anchor arms spaced from each other from the turntable center to the turntable edge Pieces of iron are arranged which are magnetically non-conductively connected to one another.

Die ferromagnetischen Eisenstücke werden durch den Elektromagneten der Stator-Einheit bei einem durch den Spulenstrom erzeugten Magnetfeld angezogen, so daß sich schließlich eine Umfangskraft auf den Rotor ergibt.The ferromagnetic iron pieces are added by the electromagnet to the stator unit attracted by a magnetic field generated by the coil current, so that finally a Circumferential force on the rotor results.

Es erfolgt somit keine Beaufschlagung der Magnetspule der Stator-Einheiten mit einem ständig wirksamen Wechselstrom. Vielmehr wird lediglich zu einem bestimmten Moment ein Magnetfeld erzeugt, wenn einer der Ankerarme des Plattentellers sich im Bereich des äußeren Pols des stabförmigen Spulenkerns befindet.There is therefore no exposure to the magnet coil of the stator units constantly effective alternating current. Rather, it just turns on at a certain moment Magnetic field generated when one of the armature arms of the turntable is in the area of the outer Pole of the rod-shaped coil core is located.

Die Ein- und Ausschaltung des Spulenstroms erfolgt durch eine Frequenzsteuerung, wobei eine Ansteuerung über einen Optokoppler und eine Taktscheibe erfolgen kann, wobei dessen Steuerimpulse auf den Stromkreis der Magnetfeldspule über den Eingang eines Lastschutzrelais gemäß Anspruch 4 gegeben werden.The coil current is switched on and off by a frequency control, whereby a control can take place via an optocoupler and a clock disk, the latter Control pulses on the circuit of the magnetic field coil via the input of a Load protection relays are given according to claim 4.

Grundsätzlich kann die Ansteuerung statt über einer Lichtschranke auch über einen ähnlichen Kontaktgeber erfolgen. Grundsätzlich ergeben sich zur Herstellung des Motors einschließlich der nötigen Ansteuerung niedrige Materialkosten.In principle, the control can also be carried out via a similar one instead of via a light barrier Contactors take place. Basically arise for the manufacture of the engine including the necessary control low material costs.

Sofern der als Rotor dienende Plattenteller ferromagnetische Eisenstücke als Ankerarme aufweist, wobei seitlich sowohl an der vorderen Polseite und als auch an der hinteren Polseite des stabförmigen Spulenkerns des Elektromagneten jeweils ein drehbarer Plattenteller mit zwölf Ankerarmen angeordnet ist, reduziert sich der Wechselstromverbrauch gegenüber einem herkömmlichen Wechselstrommotor um den Faktor 88 pro Umdrehung des Rotors. Bei 24 Ankerarmen stehen zur Wechselstromerzeugung insgesamt 22 Ankerarme zur Verfügung.If the turntable serving as a rotor has ferromagnetic iron pieces as armature arms, a rotatable turntable with twelve armature arms being arranged laterally on both the front pole side and on the rear pole side of the rod-shaped coil core of the electromagnet, the AC power consumption is reduced compared to a conventional AC motor the factor 88 per revolution of the rotor. With 24 armature arms, a total of 22 armature arms are available.

Zudem kann nach dem Anlaufen des Rotors der Motor die Wechselstromerzeugung für die Ansteuerelektronik selbst übernehmen, wobei entsprechende Erregerwicklungen zur Erzeugung dieser zusätzlichen Ströme in der Magnetfeldspule vorzusehen sind.In addition, after starting the rotor, the motor can generate AC power for the Take control electronics themselves, with appropriate excitation windings for Generation of these additional currents are to be provided in the magnetic field coil.

Es ist grundsätzlich möglich, mehrere Stator-Einheiten und Rotoren nebeneinander anzuordnen, wobei diese in Verbund arbeiten und entsprechend der Vervielfachung der Stator-/Rotoranordnung und der Anzahl der Antriebe der Rotoren die damit insgesamt abnehmbare Kraft des Motors vergrößerbar ist, wobei die Antriebe kraftmäßig auf einen Abtrieb zu koppeln sind.It is basically possible to have several stator units and rotors side by side to arrange, these work in conjunction and according to the multiplication of The stator / rotor arrangement and the number of drives of the rotors, the total Removable power of the motor can be increased, the drives force on one Output are to be coupled.

Versuche haben gezeigt, daß in einfachster Weise eine Ansteuerung des Motors entsprechend der auf einer Taktscheibe vorgesehenen Teilung über eine Lichtschranke erfolgen kann, wobei die Taktscheibe unmittelbar durch die Lagerwelle des Plattentellers einer der Rotoren antreibbar ist.Experiments have shown that the motor can be controlled in a very simple manner the division provided on a clock disc can take place via a light barrier, the clock disc being directly through the bearing shaft of the turntable one of the rotors is drivable.

Die beiden Lagerwellen der Plattenteller der Rotoren werden vorzugsweise durch jeweils einen Zahnriemen miteinander kraftmäßig verbunden.The two bearing shafts of the turntables of the rotors are preferably by a toothed belt connected by force.

Gemäß Anspruch 3 erfolgt die Verwendung eines aus einem magnetisch nicht leitenden Material bestehenden Plattentellers, welcher z. B. aus Aluminium hergestellt ist. Auf diesen können die die Ankerarme bildenden Eisenstücke ohne Schwierigkeiten derart angeordnet werden, daß zwischen diesen sich kein magnetischer Fluß einstellt, wobei insofern die Eisenstücke auf der Oberseite des Plattentellers untereinander magnetisch nicht leitend verbunden gelagert sind.According to claim 3, the use of a magnetically non-conductive Material existing platter, which, for. B. is made of aluminum. On this the iron pieces forming the anchor arms can be arranged in this way without difficulty be that there is no magnetic flux between them, so far Pieces of iron on the top of the turntable are magnetically non-conductive with each other are connected connected.

Vorzugsweise erfolgt die Aufnahme der Eisenstücke in an den Innenseiten der den Drehteller bildenden unteren und oberen Lagerplatten eingelassenen Längsausnehmungen, welche sich von der Drehachse des Plattentellers in radialer Richtung nach außen erstrecken.The iron pieces are preferably received on the inside of the turntable forming the lower and upper bearing plates recessed longitudinal recesses, which are extend from the axis of rotation of the turntable in the radial direction to the outside.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und insbesondere der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des Wechselstrom- Synchronmotors.Further advantageous embodiments of the invention result from the claims and especially the following description of an embodiment of the AC Synchronous motor.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.The invention is explained below using an exemplary embodiment.

In den Zeichnungen zeigen:The drawings show:

Fig. 1 Eine Draufsicht auf eine Anordnung aus einem Stator und einem an dessen Nordpol angeordneten Rotor sowie einem an dessen Südpol angeordneten weiteren Rotor, wobei lediglich an einem einzigen Rotor eine Taktscheibe zur Ansteuerung der ein- und auszuschaltenden Strom versorgung der als Stator dienenden Magnetfeldspule vorgesehen ist; Fig. 1 is a plan view of an arrangement of a stator and a rotor arranged at its north pole and a further rotor arranged at its south pole, with a clock disk for controlling the switching on and off of the power supply of the magnetic field coil serving as a stator provided only on a single rotor is;

Fig. 2 Eine Seitenansicht der Stator-/Rotoranordnung gemäß Fig. 1 unter Darstellung der unter der Trägerplatte angeordneten Ansteuerung und einer mechanischen Verbindung der Antriebe der beiden Rotoren des Elektromotors durch eine Kettenführung; FIG. 2 shows a side view of the stator / rotor arrangement according to FIG. 1, showing the control arranged under the carrier plate and a mechanical connection of the drives of the two rotors of the electric motor by means of a chain guide;

Fig. 3 Ein Schaltbild des Stromkreises der Magnetfeldspule mit einem zum Stromein- und Stromausschalten dienenden Lastschutzrelais und einer entsprechend der Drehung des Drehtellers sich drehenden Taktscheibe mit seitlicher Teilung, welche mit Hilfe eines Optokopplers zur Frequenzsteuerung dient. Fig. 3 is a circuit diagram of the circuit of the magnetic field coil with a load protection relay serving for switching the current on and off and a clock disc rotating according to the rotation of the turntable with lateral division, which is used with the aid of an optocoupler for frequency control.

Die grundlegende Stator-/Rotoranordnung zur Herstellung eines Wechselstrom- Synchronmotors ist in Fig. 1 in Draufsicht dargestellt.The basic stator / rotor arrangement for producing an AC synchronous motor is shown in plan view in FIG. 1.

In der Seitenansicht gemäß Fig. 2, in welcher zusätzlich die Anordnung zur Ansteuerung des Stroms des zu verwendenden Elektromagneten des Stators dargestellt ist, ist der grundsätzliche Aufbau des gesamten Wechselstrom-Synchronmotors erkennbar, wobei durch die eine Lichtschranke aufweisende Ansteuerung, welche durch eine sich drehende Taktscheibe 10 gemäß einer vorgegebenen Teilung (Einschnitte) betätigt wird, der Strom des Elektromagneten genau dann eingeschaltet wird, sobald sich einer der Polzähne des Rotors 7, welche durch radial zum Außenumfang des Rotors vorstehende Eisenstücke 6 gebildet werden, in einem bestimmten Abstand zur äußeren Polseite 3a des Spulenkerns 3 des Elektromagneten befindet.In the side view of Fig. 2, in which, in addition, the arrangement for controlling the flow of the shown to use electromagnets of the stator, the basic structure is the total AC synchronous motor seen with having by a light barrier control, which by rotating a to Clock disk 10 is operated according to a predetermined division (incisions), the current of the electromagnet is switched on exactly when one of the pole teeth of the rotor 7 , which are formed by iron pieces 6 projecting radially to the outer circumference of the rotor, at a certain distance from the outer pole side 3 a of the coil core 3 of the electromagnet is located.

Gemäß der in den Fig. 1-2 dargestellten Ausführungsform sind jeweils jedem Rotor 7 ein oder mehrere Elektromagnete zugeordnet, welche insofern eine feststehende Stator-Einheit 2, 3 bilden.According to the embodiment shown in FIGS. 1-2, each rotor 7 is assigned one or more electromagnets, which in this respect form a fixed stator unit 2 , 3 .

Jede Stator-Einheit besteht aus einer Magnetfeldspule 2 und einem in dessen Spulenkörper angeordneten stabförmigen Joch bzw. Spulenkern 3 aus Eisen.Each stator unit consists of a magnetic field coil 2 and a rod-shaped yoke or coil core 3 made of iron arranged in its coil body.

Der stabförmige Spulenkern 3 besitzt zwei Polseiten, nämlich die dem Rotor 7 zugewandte Polseite 3a (Nordpol) und die dem Rotor 7 abgewandte Polseite 3b (Südpol).The rod-shaped coil core 3 has two pole sides, namely the pole side 3 a (north pole) facing the rotor 7 and the pole side 3 b (south pole) facing away from the rotor 7 .

Jeder Rotor 7 besteht aus einem drehbaren Plattenteller 4, 4' mit einer Anordnung aus einzelnen in radialer Richtung von einer Lagerwelle 8 des Plattentellers sich zum Plattentellerrand erstreckenden und über dessen Umfang gleichförmig zueinander beabstandeten magnetisch erregbaren oder erregten Eisenstücken 6, welche die Polzähne entsprechend der Zähne der zum Stand der Technik genannten, langsam, laufenden Induktions-Wechselstrom-Synchronmotoren bilden. Im Gegensatz zu derartigen Motoren, welche einen Reluktanzläufer verwenden, über welchen sich insofern eine Umfangskraft einstellt, als ein ferromagnetischer Körper das Bestreben entwickelt, sich mit seiner magnetischen Vorzugsachse in die Achse des äußeren Feldes einzustellen, erfolgt bei dem vorliegenden Rotor und dessen radial zum Umfangsrand verlaufenden Eisenstücken keine vergleichbare magnetische Durchflutung und Ausbildung magnetischer Vorzugsachsen und geschlossener Magnetfeldlinien, welche zu einer Umfangskraft führen.Each rotor 7 consists of a rotatable turntable 4 , 4 'with an arrangement of individual magnetically excitable or excited iron pieces 6 which extend in the radial direction from a bearing shaft 8 of the turntable to the edge of the turntable and are uniformly spaced apart over its circumference and which have the pole teeth corresponding to the teeth form the slow-running induction AC synchronous motors mentioned in the prior art. In contrast to such motors, which use a reluctance rotor, over which a circumferential force is established, in that a ferromagnetic body develops the tendency to adjust itself with its preferred magnetic axis in the axis of the external field, the present rotor and its radial to the peripheral edge running iron pieces no comparable magnetic flooding and formation of magnetic preferred axes and closed magnetic field lines, which lead to a peripheral force.

Es sind insofern auf der Oberseite des Plattentellers 4, 4' untereinander magnetisch nicht leitend verbundene Eisenstücke 6 angeordnet, deren magnetische Durchflutung aufgrund der nicht durch den Plattenteller magnetisch miteinander verbundenen Eisenstücke und deren Abmessung und Lagerung, welche nur etwa über die Hälfte des Radiusses des Drehtellers erfolgt, beschränkt ist.In this respect, iron pieces 6 which are magnetically non-conductively connected to one another are arranged on the top of the turntable 4 , 4 ', their magnetic flow due to the iron pieces not magnetically connected to one another by the turntable and their dimensions and storage, which are only about half the radius of the turntable is limited.

Die Rotoren 7 gemäß Fig. 1-2 bilden jeweils einen schwungradförmigen Anker aus einer unteren runden scheibenförmigen Lagerplatte 20, welche eine mittlere senkrecht dazu verlaufende Lagerwelle 8 aufweist und eine auf deren Oberseite gelagerte, zu der Lagerwelle 8 konzentrisch angeordnete Buchse 21, und aus einer oberen runden Lagerplatte 22, wobei zwischen den beiden Lagerplatten 20 und 22 seitlich radial außerhalb der Buchse 21 die Eisenstücke 6 eingeklemmt sind. The rotors 7 according to FIGS. 1-2 each form a flywheel-shaped armature consisting of a lower, round, disk-shaped bearing plate 20 , which has a central bearing shaft 8 running perpendicular to it and a bushing 21 , which is mounted on the upper side of the bearing shaft 8 and is arranged concentrically with the bearing shaft 8 , and from a upper round bearing plate 22 , the iron pieces 6 being clamped laterally radially outside of the bushing 21 between the two bearing plates 20 and 22 .

Diese Eisenstücke 6 sind in einer Vielzahl radial nach außen ausgerichteter Ankerarme ausgebildet, welche zueinander gleichmäßig beabstandet und radial zum Umfangsrand des Plattentellers 4, 4' sich erstrecken und die Polzähne des Rotors bilden, welche insofern bis zum Außenumfang des Rotors vorstehen und mit ihren dortigen Stirnseiten in engem Abstand zu dem vor der Rotoraußenseite gemäß Fig. 1 angelegten Spulenkern 3 der Magnetfeldspule 2 bzw. Stator-Einheit bei Drehung des Rotors gegenüber der Stator-Einheit bringbar sind.These iron pieces 6 are formed in a plurality of radially outwardly oriented armature arms, which are equally spaced from one another and extend radially to the peripheral edge of the turntable 4 , 4 'and form the pole teeth of the rotor, which in this respect protrude up to the outer periphery of the rotor and with their end faces there 1 can be brought close to the coil core 3 of the magnetic field coil 2 or stator unit in front of the rotor outer side according to FIG. 1 when the rotor rotates relative to the stator unit.

Die Eisenstücke 6, welche vorzugsweise aus einem Lamellenpaket gebildet werden, welches in Schweißgerät-Transformatoren verwendet wird, um Wirbelströme zu vermeiden, sind gemäß den Fig. 1-2 jeweils in einer 30°-Teilung (Abstand) gleichförmig zueinander angelegt, wobei über dem kreisförmigen Plattenteller insofern zwölf Ankerarme aus den Eisenstücken 6 gebildet werden.The iron pieces 6 , which are preferably formed from a laminated core, which is used in welding machine transformers to avoid eddy currents, are each arranged uniformly in accordance with FIGS. 1-2 in a 30 ° division (distance), with above circular platter insofar as twelve armature arms are formed from the iron pieces 6 .

Sie sind jeweils im Längs- und Querschnitt rechteckig ausgebildet, wobei zur Lagerung dieser Eisenstücke 6 gegenüber der unteren als auch der oberen Lagerplatte 20, 22 auf den Innenseiten in diesen Lagerplatten jeweils sich von der Buchse 21 radial nach außen in gleichmäßigem Abstand zueinander erstreckende Längsausnehmungen angelegt sind.They are each rectangular in cross-section and cross-section, and in order to support these iron pieces 6 with respect to the lower and the upper bearing plate 20 , 22 on the inner sides of these bearing plates, longitudinal recesses extending from the bush 21 radially outwards at an equal distance from one another are created are.

Seitlich benachbarte Längsausnehmungen sind wiederum in einer 30°-Teilung zueinander beabstandet.Laterally adjacent longitudinal recesses are in turn in a 30 ° division spaced.

Wie Fig. 1 und 2 deutlich zu entnehmen, ragen die Eisenstücke 6 mit ihren radial äußeren Endabschnitten und den dort gebildeten äußeren Stirnflächen über die obere und untere Lagerplatte 20, 22 und somit seitlich über den Außenumfang des Rotors hinaus.As can be seen Fig. 1 and 2 clear the iron pieces 6 project with their radially outer end portions and the outer end surfaces formed there, on the upper and lower bearing plate 20, 22 and thus laterally beyond the outer periphery of the rotor addition.

Die Anordnung der Stator-Einheit 2, 3 gemäß Fig. 1-2 erfolgt jeweils unmittelbar am Außenumfang der Rotoren 7, wobei die Polzähne bildenden Eisenstücke 6 der Rotoren mit ihren Stirnseiten in engem Abstand zu dem vor der Rotoraußenseite angelegten stabförmigen Spulenkern 3 der Magnetfeldspule der entsprechende Stator-Einheit 2, 3 bringbar sind.The arrangement of the stator unit 2 , 3 according to FIGS . 1-2 takes place directly on the outer circumference of the rotors 7 , the iron teeth 6 of the rotors forming the pole teeth with their end faces at a short distance from the rod-shaped coil core 3 of the magnetic field coil placed in front of the rotor outside corresponding stator unit 2 , 3 can be brought.

Die Magnetfeldspulen 2 bestehen jeweils aus einem senkrecht zur Drehachse 8 des Plattentellers 4, 4' verlaufenden stabförmigen Spulenkern 3 sowie aus einen länglichen Spulenkörper, in dessen axialer Öffnung der Spulenkern geführt ist und auf dessen Außenseite die Spulenwicklung aufgebracht ist.The magnetic field coils 2 each consist of a rod-shaped coil core 3 running perpendicular to the axis of rotation 8 of the turntable 4 , 4 ′, and of an elongated coil body, in the axial opening of which the coil core is guided and on the outside of which the coil winding is applied.

Zu jedem Rotor ist insofern nur eine Polseite 3a, 3b der Magnetfeldspule 2 gerichtet.To this extent, only one pole side 3 a, 3 b of the magnetic field coil 2 is directed to each rotor.

Bei Verwendung von zwei Rotoren an einer einzigen Stator-Einheit, von denen ein Rotor an dem Südpol und der andere Rotor an dem Nordpol angelegt ist, ergibt sich somit eine Erhöhung des Wirkungsgrades des Wechselstrommotors gegenüber einem lediglich einen einreihigen Polzahnläufer aufweisenden Wechselstrommotor.When using two rotors on a single stator unit, one of which is on the south pole and the other rotor on the north pole, this results in one Increasing the efficiency of the AC motor compared to just one single-row AC motor with pole tooth rotor.

Die Plattenteller 4, 4' sind jeweils über eine Lagerwelle 8 gelagert, wobei die beiden Lagerwellen über einen gemeinsamen Zahnriemen 18 antriebsmäßig miteinander verbunden sind, so daß eine kraftmäßige Verbindung der Plattenteller 4, 4' vorliegt und diese sich gleichförmig im gleichen Uhrzeigersinn drehen.The turntables 4 , 4 'are each supported by a bearing shaft 8 , the two bearing shafts being connected to one another by a common toothed belt 18 so that there is a force connection between the turntables 4 , 4 ' and they rotate uniformly in the same clockwise direction.

Die Ansteuerung des Stroms der Stator-Einheit 2, 3 soll bei einer bestimmten Winkelstellung der Eisenstücke 6 vor der äußeren Polseite des stabförmigen Spulenkerns 3 erfolgen, wozu die in Fig. 2 dargestellte Lichtschranke eines Optokopplers (Reflex-Gabellichschranke) 11 jeweils für alle miteinander in Verbindung stehende Rotoren gleichzeitig dient.The control of the current of the stator unit 2 , 3 is to take place at a certain angular position of the iron pieces 6 in front of the outer pole side of the rod-shaped coil core 3 , for which purpose the light barrier of an optocoupler (reflex fork light barrier) 11 shown in FIG Connected rotors serves at the same time.

Der Optokoppler 11 ist an der Unterseite des die Stator-/Rotoranordnung lagernden Montagegestells 19 angeordnet, wobei gleichzeitig dort die Anordnung einer Taktscheibe 10 an der Lagerwelle 8 des Plattentellers 4 erfolgt.The optocoupler 11 is arranged on the underside of the mounting frame 19 supporting the stator / rotor arrangement, with a clock disk 10 being arranged there on the bearing shaft 8 of the turntable 4 at the same time.

Der Optokoppler 11 weist eine Leuchtdiode 12 sowie einen Fototransistor 13 auf, zwischen welchen sich ein Lichtstrahl ausbildet, welcher durch die Taktscheibe 10 unterbrochen wird, sofern die am äußeren Rand der Taktscheibe in einer 4°-Teilung entgegen der 30°-Teilung der Eisenstücke angelegten Einschnitte nicht in dem Bereich des Lichtstrahles zu liegen kommen.The optocoupler 11 has a light-emitting diode 12 and a phototransistor 13 , between which a light beam is formed, which is interrupted by the clock disk 10 , provided that the applied at the outer edge of the clock disk in a 4 ° division against the 30 ° division of the iron pieces Incisions do not come to lie in the area of the light beam.

In Fig. 1 und 2 ist rechts der Polseite 3b bzw. unterhalb des links vorstehenden Eisenstückes 6 ein Permanentmagnet 16 erkennbar, welcher in einem bestimmten Winkelabstand generell vor den Spulenkernen 3 angeordnet ist und das in den Bereich des Spulenkerns zu drehende Eisenstück 6 jeweils vor dieser Drehung anzieht und somit in einem bestimmten Winkelabstand zum Spulenkern hält und positioniert, bis schließlich der Spulenstrom eingeschaltet wird und damit sich das Magnetfeld des Elektromagneten entwickelt, welches das ferromagnetische Eisenstück 6 anzieht und somit auf den Drehteller 4, 4' eine Umfangskraft ausübt.In Figs. 1 and 2 of the pile side 3 b and below the left protruding iron piece 6, a permanent magnet 16 is seen on the right which is arranged at a certain angular distance generally in front of the coil cores 3 and before the area of the spool core to be rotated iron piece 6 each this rotation attracts and thus holds and positions at a certain angular distance from the coil core, until finally the coil current is switched on and thus the magnetic field of the electromagnet develops, which attracts the ferromagnetic iron piece 6 and thus exerts a peripheral force on the turntable 4 , 4 '.

In Fig. 3 ist das Schaltbild des Stromkreises der Stator-Einheit 2, 3 dargestellt, welche aus einer Magnetfeldspule 2 und dem stabförmigen Spulenkern 3 mit äußeren Polseiten 3a und 3b bestehen.In Fig. 3 the circuit diagram of the circuit of the stator unit 2 , 3 is shown, which consist of a magnetic field coil 2 and the rod-shaped coil core 3 with outer pole sides 3 a and 3 b.

Es wird ein Lastschutzrelais 17 verwendet, an welchem eine veränderbare Wechselspannung als Versorgungsspannung 15a der Magnetfeldspule 2 erzeugbar ist.A load protection relay 17 is used, on which a changeable AC voltage can be generated as the supply voltage 15 a of the magnetic field coil 2 .

Die Steuerung des Lastschutzrelais 17 erfolgt über eine am unteren Ausgang anzulegende Gleichspannung von 3-30 V, welche über einen Fototransistor 13 des Optokopplers 11 erzeugt wird. Die Versorgungsspannung ist somit zwischen 3,6 V bis 220 V veränderbar.The load protection relay 17 is controlled via a DC voltage of 3 to 30 V to be applied to the lower output, which is generated via a photo transistor 13 of the optocoupler 11 . The supply voltage can thus be varied between 3.6 V and 220 V.

Der Optokoppler weist des weiteren eine Leuchtdiode 12 auf, durch welche ein Lichtstrahl in Richtung des Fototransistors 13 erzeugt wird, welcher auf den äußeren Rand der zwischen der Leuchtdiode und den Fototransistor sich drehenden Taktscheibe 10 gerichtet ist.The optocoupler furthermore has a light-emitting diode 12 , by means of which a light beam is generated in the direction of the phototransistor 13 , which is directed onto the outer edge of the clock disk 10 rotating between the light-emitting diode and the phototransistor.

Die Taktscheibe weist Markierungen in Form von sich zum äußeren Rand öffnenden Einschnitten auf, so daß der Lichtstrahl der Leuchtdiode 12 bei einer bestimmten Stellung dieser Einschnitte den Fototransistor 13 erreicht und dieser ein Steuersignal auf den unteren Eingang des Lastschutzrelais 17 gibt.The clock disk has markings in the form of incisions opening towards the outer edge, so that the light beam from the light-emitting diode 12 reaches the phototransistor 13 at a certain position of these incisions and this gives a control signal to the lower input of the load protection relay 17 .

Die Einschnitte am Rand der Taktscheibe 10 sind in einer 4°-Teilung (Abstand) angelegt, so daß entsprechend dieser Teilung und der Winkelgeschwindigkeit der Taktscheibe eine Frequenzsteuerung des Spulenstroms (Ein- und Ausschaltung) erfolgt.The incisions at the edge of the clock disk 10 are made in a 4 ° division (distance), so that a frequency control of the coil current (on and off) takes place in accordance with this division and the angular velocity of the clock disk.

Bei Drehung der Rotoren des Wechselstrom-Synchronmotors kann über eine in der Magnetfeldspule 2 angelegte Erregerwicklung unmittelbar eine Gleichstromerzeugung zur Versorgung der Ansteuerelektronik, also zur Erzeugung der Gleichspannung 15b des Fototransistors und der Gleichspannung 15c der Leuchtdiode, erfolgen. When the rotors of the alternating current synchronous motor rotate, direct current generation for supplying the control electronics, that is to say for producing the direct voltage 15 b of the phototransistor and the direct voltage 15 c of the light-emitting diode, can take place directly via an excitation winding applied in the magnetic field coil 2 .

Die Gleichspannung des Fototransistors beträgt dabei 3-5 Volt und die der Leuchtdiode 1,2 Volt.The DC voltage of the phototransistor is in this case 3-5 volts and that of the light emitting diode 1, 2 volts.

Bei den gegebenen Versuchsbedingungen hat sich eine 4°-Teilung der Taktscheibe als besonders vorteilhaft erwiesen, wobei ein Selbstanlauf des Wechselstrom-Synchronmotors gegeben ist und eine hohe Drehzahl.Given the test conditions, there was a 4 ° division of the clock disk as proven particularly advantageous, with a self-start of the AC synchronous motor is given and a high speed.

In Fig. 3 ist seitlich der Statoreinheit 2, 3 der Drehteller 7 mit den Ankerarmen bildenden Eisenstücken 6 dargestellt, wobei sich insofern eine Übersicht über den gesamten Wechselstrom-Synchronmotor 1 ergibt. In Fig. 3 of the stator 2, 3 of the turntable 7 is shown with the anchor arms forming pieces of iron 6 laterally, whereby insofar an overview of the entire AC synchronous motor 1 is obtained.

References list

11

Wechselstrom-Synchronmotor
AC synchronous motor

22

Magnetfeldspule
magnetic field coil

33

Spulenkern
Plunger

33

a Ende des Spulenkerns, Polseite Nordpol
a End of the coil core, pole side north pole

33

b Ende des Spulenkerns. Polseite Südpol
b End of the coil core. Pole side south pole

22

, .

33

Stator-Einheit
Stator unit

44

, .

44

' Plattenteller
'' Platter

55

Spulenwicklung
coil winding

66

Eisenstücke
iron pieces

77

Rotor
rotor

88th

Lagerwelle des Plattentellers bzw. Rotors
Bearing shaft of the turntable or rotor

99

Plattentellerunterseite
Turntable base

1010

Taktscheibe
timing disc

1111

Optokoppler (Reflex-Gabellichtschranke)
Optocoupler (reflex fork light barrier)

1212

LED
LED

1313

Fototransistor
phototransistor

1414

Markierungen der Taktscheibe (Einschnitte)
Markings of the clock disc (incisions)

1515

a Versorgungsspannung in der Magnetfeldspule
a Supply voltage in the magnetic field coil

1515

b Versorgungsspannung des Fototransistors
b supply voltage of the phototransistor

1515

c Versorgungsspannung der Leuchtdioden
c Supply voltage for the LEDs

1616

Permanentmagnet
permanent magnet

1717

Lastschutzrelais
Overload relay

1818

Verbindungseinrichtung (Zahnriemen)
Connection device (toothed belt)

1919

Montagegestell
mounting frame

2020

Lagerplatte, untere
Bearing plate, lower

2121

Buchse
Rifle

2222

Lagerplatte, obere
Bearing plate, upper

2323

Ausnehmung in den Lagerplatten
Recess in the bearing plates

Claims

1. AC synchronous motor ( 1 ) with a stator ( 2 , 3 ), a mounting frame ( 19 ) and two rotors ( 7 ), wherein
the stator (2, 3) consists of a consists of a rod-shaped coil core (3) wound magnetic coil (2),
both ends (3 a, 3 b) of the rod-shaped coil core (3) respectively opposite to a rotor (7) to form an air gap, the fixed each of a to a rotatably mounted to the mounting frame (19) support shaft (8), non-magnetic platter ( 4 , 4 ') with iron pieces ( 6 ) which are fastened to one another on the upper side and are magnetically non-conductively connected and which form the pole teeth of the rotor ( 7 ) at a distance from one another and extend radially to the peripheral edge of the turntable ( 4 , 4 '),
a rotor ( 7 ) is assigned a permanent magnet ( 16 ) which is attached to the mounting frame ( 19 ) and which, in the idle state of the AC synchronous motor ( 1 ), interacts with the iron pieces ( 6 ) of the rotor ( 7 ) in such a way that self-starting is possible,
the bearing shafts ( 8 ) of the two rotors ( 7 ) are connected to one another in terms of force by a connecting device ( 18 ), so that their rotation takes place synchronously,
a clock wheel ( 10 ) is assigned to a rotor ( 7 ), the markings ( 14 ) of which are detected by an optocoupler ( 11 ), and
a control circuit, based on the signal from the optocoupler ( 11 ), energizes the magnetic field coil ( 2 ) as a function of the rotor position.

2. AC synchronous motor according to claim 1, wherein the turntable ( 4 , 4 ') consists of aluminum and has on one end face to the turntable edge extending and opening recesses into which the iron pieces ( 6 ) are embedded.

3. AC synchronous motor according to claim 1 or 2, wherein the clock disc ( 10 ) on the bearing shaft ( 8 ) is attached.

4. AC synchronous motor according to one of the preceding claims, wherein the control circuit consists of a load protection relay ( 17 ).