DE2023225A1 - Wechsel- bzw.Drehstromsynchronmaschine - Google Patents

Wechsel- bzw.Drehstromsynchronmaschine

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DE2023225A1
DE2023225A1 DE19702023225 DE2023225A DE2023225A1 DE 2023225 A1 DE2023225 A1 DE 2023225A1 DE 19702023225 DE19702023225 DE 19702023225 DE 2023225 A DE2023225 A DE 2023225A DE 2023225 A1 DE2023225 A1 DE 2023225A1
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DE
Germany
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field
building
magnetic
poles
armature
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DE19702023225
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Fisher Gene Alan
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International Business Machines Corp
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International Business Machines Corp
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/26Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with rotating armatures and stationary magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/26Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors consisting of printed conductors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Description

DIPL·. ING. NT.
B.
A-WWAXiT
HOLZEB
H, SlSTf
89 A UG SBURG
VHILIFPINE-WBLSKR-STBAaB*-1«
«■
I. 77
Augsburg, den 8. Hai. 1970
International Business Machines Corporation, Armonk, N.X. 10 504·» Vereinigte Staaten von Amerika
Wechsel- "bzw. Drehstromsynchronmaschine
Die Erfindung betrifft elektrische Wechsel- bzw. Drehstromsynchronmaschinen und insbesondere Synchronmotoren, welche einen Läufer mit geringer Massenträgheit aufweisen.
Eine Vielzahl elektrischer Kleinst- bzw. Kleinmotoren sind zwar Einphasenwechselstrommotoren, jedoch sind viele Servomotoren, bei welchen ein hohes Anzugsmoment erforderlich
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ist, als Gleichstrommotoren ausgeführt. Gleichstrommotoren werden hauptsächlich deshalb gewählt, weil deren Läufer nur eine geringe Massenträgheit aufweisen. Die Drehzahleinstellbarkeit ist bei Gleichstrommotoren jedoch beschränkt, weil durch den Aufbau eines Gleichstrommotors dessen Drehzahl im wesentlichen bereits festgelegt ist. In manchen Anwendungsfällen braucht man aber elektrische Kleinst- bzw. Kleinmotoren,deren Drehzahl ohne großen Aufwand innerhalb eines weiten Bereiches einstellbar ist.
Eine besondere Art von Motoren mit geringer Massenträgheit ist mit in iOrm von gedruckten Schaltungen ausgeführten Läuferankern ausgerüstet. Derartige bekannte Gleichstrommotoren werden beispielsweise für den Vorwarts- und Rückwärtsantrieb von Magnetbandspindeln verwendet. Im Bereich des äußeren Umfanges des Läufers solcher Motoren sind Permanentmagnete als Erregerpole angeordnet. Innerhalb des Ankers und den Erregerpolen ortsfest zugeordnet ist ein magnetischer Nebenschluß angeordnet, welcher einen Pfad niedrigen magnetischen Widerstandes bildet und damit die Dichte des magnetischen Flusses im Bereich der Ankerwicklungen steigert. Es ist auch bekannt, diesen magnetischen
Nebenschluß durch einen Permanentmagnet zu ersetzen. Zur
Erzielung einJBS maximalen Anzugsdrehmomentes werden ausge-
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prägte Pole, d.h. Einzelpole verwendet, wobei die Einzelpole einen derart ausreichenden Abstand voneinander haben, daß zwischen einander benachbarten Erregerpolen auf der gleichen Seite des Ankers kein nennenswerter Fluß zustandekommt. Durch diese Anordnung ist die Anzahl der für einen bestimmten Motor verwendbaren Pole begrenzt. Für eine maximale Beschleunigung, beispielsweise in Magnetbandspindelantrieben, wird verlangt, daß das AnsuEsdrehmoment möglichst groß ist. Dafür ist es erforderlich, daß im Bereich der Ankerwicklungen die maximal mögliche Flußdichte herrscht.
Bei vielen Synchronmotoren ist eine gesonderte Anlaufwicklung erforderlich, weil Snchronmotoren bei niedrigen Drehzahlen nur ein niedriges Drehmoment aufweisen. Viele Synchronmotoren können nicht selbst anlaufen, weil das von dem in den Ankerwicklungen fließenden Strom hervorgerufene umlaufende Magnetfeld um einen zu großen Winkel dem Verhältnis von Wicklungen zu Erregerpolflächen voraneilt. Es wird deshalb nach Lösungen für Synclironmotoren gesucht, welche gute Anlaufeigenschaften aufweisen.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, Synchronkleinst- bzw. -kleinmotoren bzw. -maschinen derart
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auszulegen, daß ihr Läufer nur eine geringe Massenträgheit aufweist und daß derartige Maschinen auch bei eng nebeneinander angeordneten Erregerpolen hohe Flußdichten in den Ankerwicklungen aufweisen.
Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe beinhaltet die Erfindung eine Wechsel- bzw. Drehstromsynchronmaschine, welche durch ein feldaufbauendes, rohrförmiges äußeres Teil aus magnetischem Material, welches eine Vielzahl von radial nach innen gerichteten, mit Bezug auf eine Achse dieses Teiles symmetrisch angeordnete Pole aufweist, weiter durch einen rohrförmigen, nicht magnetischen Anker, welcher konzentrisch innerhalb des feldaufbauenden äußeren Teiles und relativ zu diesem drehbar angeordnet ist und zwei verschiedene Umfangsflächen aufweist, ferner durch ein dem feldaufbauenden äußeren Teil zugeordnetes feldaufbauendes inneres Teil, welches konzentrisch innerhalb des Ankers angeordnet ist und die gleiche Vielzahl von radial nach außen· gerichteten Polen wie das feldaufbauende äußere Teil aufweist, wobei deren Polflächen jeweils den Polflächen des feldaufbauenden äußeren Teiles gegenüberliegen, weiterhin durch eine Einrichtung, welche einen magnetischen Pfad mit niedrigem magnetischem Widerstand, zwischen dem äußeren und dem inneren feldaufbauenden Teil und damit
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ein Maximum der magnetischen llußdichte jeweils zwischen den entsprechenden Polen "bewirkt, wobei die Pole des " inneren feldaufbauenden Teiles jeweils eine mit Bezug auf die Polarität der entsprechenden Pole des äußeren feldaufbauenden Teiles entgegengesetzte Polarität aufweisen, fernerhin durch eine Vielzahl von jeweils in Umfangsrichtung geschlossenen Schleifringen, welche auf der einen der "beiden Umfangsflachen angeordnet sind, des weiteren durch elektrische Verbindungsmittel, welche sich jeweils in radialer Richtung von den Schleifringen bis zu der anderen Umfangsfläche erstrecken, des ferneren durch eine mit Bezug auf die Anzahl der Schleifringe gleiche Anzahl von Wicklungen, welche nach Art einer gedruckten Schaltung auf die Umfangsflachen aufgebracht und jeweils mit den Schleifringen verbunden sind und sich von diesen aus in axialer Richtung längs des Ankers bis zu dem entgegengesetzten Ende erstrecken, wobei diese Wicklungen in Umfangsrichtung auf dem gesamten Anker angeordnet sind und sämtlich auf der anderen Umfangsfläche, auf welcher alle "gedruckten" Wicklungen in Sternschaltung miteinander verbunden sind, in der Nähe der Schleifringe einen gemeinsamen Rückkehrpunkt erreichen, und schließlich durch elektrische Verbindungsmittel mit den Schleifringen gekennzeichnet ist.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier bevorzugter Ausführungsformen näher beschrieben, weiche als Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, die im einzelnen zeigen:
Fig. 1 in vereinfachter Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform einer Synchronmaschine nach der Erfindung,
Fig. 2 schematisch in auseinandergezogener
Darstellung die Synchronmaschine nach der Erfindung,
Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt der
in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Maschine längs der Linie 3-3» wobei die Wandung des Läufers der Übersichtlichkeit halber übertrieben stark gezeichnet ist, und
Fig. 4 t in vereinfachter perspektivischer Darstellung eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Synchronmaschine , welche hufeisenförmige Γ Feldmagnete aufweist, die um einen rohr- '■' förmigen Anker herum; angeordnet sind.
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In den Zeichnungen tragen gleiche Teile und gleiche kennzeichnende Merkmale jeweils gleiche Bezugszahlen.
In den Pig. 1, 2 und 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Ein topfförmiger äußerer Ständer 10, welcher aus einem magnetisch durchlässigen Material besteht, weist einen in axialer Richtung verlaufenden, rohrförmigen Teil 11 auf. Dieser rohrförmige Teil 11 ist mit einer Vielzahl von radial nach innen gerichteten, ein gemeinsames Teil mit ihm bildenden Einzelpolen 12 versehen, welche jeweils die gleiche magnetische Polarität aufweisen. An der Bodenwand des topfförmigen äußeren Ständers 10 ist ein feststehender, zylindrischer innerer Ständer 13 angebracht, welcher eine Vielzahl von radial nach außen gerichteten ausgeprägten Polen bzw. Einzelpolen 1Ί aufweist, welche jeweils den radial nach innen gerichteten Einzelpolen 12 gegenüberliegend angeordnet sind. Der innere Ständer 13 ist beispielsweise mittels Paßstiften 16 und einer Schraube an der Bodenwand des äußeren Ständers 10 befestigt. Die Befestigung des inneren Ständers 13 an der Bodenwand des topfförmigen äußeren Ständers 10 muß in jedem Falle derart sicher sein, daß die magnetische Anziehung zwischen den Einzelpolen 12 und 14 keine Berührung zwischen dem inneren und dem äußeren Ständer hervorrufen kann. Bei richtiger relativer Lage
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ist zwischen dem inneren Ständer 13 und dem äußeren Ständer 10 ein ringförmiger Spalt 15 gebildet, welcher den rohrförmigen, nichtmagnetischen, als gedruckte Schaltung ausgeführten Läufer 20 derart aufnimmt, daß dieser sich darin frei drehen kann. Der innere Ständer und der äußere Ständer 10 bilden damit gemeinsam den feldaufbauenden bzw. erregenden Teil des Motors, während der Läufer 20 den Anker bzw. den erregten Teil bildet.
Der Anker 20 wird oft auch als Topfanker bezeichnet. Er weist einen zylindrischen Teil 21 auf, welcher Wicklungen trägt, und ist in dem Ringspalt 15 drehbar angeordnet. Der zylindrische Teil besteht aus einer zylindrischen Trägerschicht 22 aus Isolationsmaterial, vorzugsweise aus Fiberglas. Auf dieser Trägerschicht sind in Form gedruckter Schaltungen drei Wicklungen angeordnet, welche die Phasen A, B und C bilden und aus einem dreiphasigen, einstellbaren Frequenzoszillator 23 gespeist werden. Der Übersichtlichkeit halber ist die der Phase A zugeordnete Wicklung durch ein ausgefülltes Dreieck, die der Phase B zugeordnete Wicklung durch einen ausgefüllten Kreis und die der Phase C zugeordnete Wicklung durch einen sechszackigen Stern gekennzeichnet. Gemäß der Darstellung in den Fig. 1 und 2 trägt die zylindrische
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Trägerschicht 22 weiterhin drei Schleifringe 25, 26 und Diese drei Schleifringe sind über drei Bürsten 28 mit dem dreiphasigen Oszillator 23 verbunden, dessen Frequenz einstellbar ist. Zwischen den Bürsten und dem Frequenz- · · oszillator befindet sich ein Wendeschalter 29» welcher zur Umkehrung der Drehrichtung des Läufers 20 dient.
Die drei auf dem Anker 20 angeordneten Schleifringe 25» 26 und 27 sind jeweils über eine elektrische Durchführung 30» 31 und 32 (beispielsweise eine Blechsicke, eine Niete bzw. ein Stift) mit der inneren Umfangsflache des Ankers verbunden. Auf der inneren Umfangsfläche sind elektrische Verbindungen zu den freien Enden der Dreiphasenwicklungen hergestellt, welche durch Bezügszahlen 33, 3^ und 35 in Fig. 3 gekennzeichnet sind. Jede der drei Phasenwicklungen verläuft axial zum gegenüberliegenden bzw. offenen Ende des topfförmigen Ankers 20, was durch drei Gruppen gestrichelter Linien 36 angedeutet ist. Die drei Phasenwicklungen verlaufen längs des Umfanges bzw. sind längs des Umfanges befestigt. Die Befestigung der Wicklungen längs der Achse ist derart, daß der umfangsmäßige Abstand sämtlicher Phasen gleich dem Abstand zwischen den gleichen relativen Ortspunkten auf zwei Polen gleicher Polarität ist, d.h. beispielsweise zwischen einander entsprechenden Rändern
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zweier einander benachbarter Pole 12A und 12B in Pig, An dem offenen Ende 37 sind die Wicklungen der Phase A, B und C jeweils bis zu der äußeren Umfangsflache durchgeführt, wie beispielsweise bei 40, 4l und 42. Von da aus sind die drei Wicklungen zum Schleifringende des Ankers zurückgeführt. An diesem Ende sind die Wicklungen wiederum zu der inneren Umfangsfläehe durchgeführt und zu dem offenen Ende 37 hin zurückgeführt« Diese Anordnung
w setzt sich im Gegenuhrzeigersinn (vgl. Pig· 2) über den gesamten Umfang des Ankers fort, bis die drei Wicklungen den äußeren Umfang bei 44, 45 und 46 bzw, die äußere Umfangsfläche unmittelbar in der Nähe der erstgenannten Durchführungen bei 40, 41 und 42 erreichen. Die Wicklungen sind von da aus axial bis zu dem Schleifringende geführt und durch eine metallisierte Fläche 4? in Sternschaltung zusammengeschlossen. Der Anker weist damit im Stern geschaltete Wicklungen auf. Es ist klar, daß durch Hin-
φ zufügen weiterer Schleifringe die Wicklungen auch im . · Dreieck geschaltet werden können bzw. daß die Sternschaltung anstatt bei 47 bei Bedarf durch eine äußere Schaltung vorgenommen werden kann. Die Wicklungen sind im vorher-? gehenden zwar so beschrieben worden, als seien sie auf die äußere und innere Umfangsfläche des rohrförmigen Ankers aufgebracht, die Erfindung ist jedoch nicht auf ,
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diese Art der Anordnung beschränkt· Beispielsweise können die Wicklungen mit einem Überzug versehen werden bzw. kann eine in mehrfachen Schichten gedruckte bzw. geätzte Schaltanordnung vorgesehen sein bzw. können die Wicklungen in den Isolationsmaterial eingebettet sein. Sämtliche Anordnungen dieser Art sowie weitere Abänderungen bzw. Erweiterungen sind so zu verstehen* als befänden sich Wicklungen auf der inneren und äußeren Umfangsflache der zylindrischen Trägerschicht 22.
In Fig. 3 der Zeichnungen ist die Anker- bzw. Läuferwicklunganordnung in axialem Querschnitt dargestellt. Die Wicklungsteile 33» 31* und 35» welche auf der inneren Umfangsflache in unmittelbarer Nähe der Schleifringe verlaufen, sowie die Besiehung der metallisierten Fläche Mj zu diesen Wicklungsteilen, welche die Sternpunktaverbindung bildet, ist aus der Darstellung in Fig. 3 ersichtlich. Die drei wicklungen sind zunächst auf der äußeren Umfangsfläche zu dem Schleifringende zurückgeführt,
beispielsweise bei *t9» und von da aus zu der inneren Umfangsfläche durchgeführt, beispielsweise bei 50.
Der Läufer 20 weist weiterhin an einem axialen Ende eine Endwand 51 auf und ist mittels eines Lagers 53 an
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einer axial verlaufenden und durch die Endwand 51 hindurchgeführten Welle 52 drehbar angebracht. Der Läufer 20 verläuft frei vorragend und mittels des Lagers 53 frei drehbar in den Ringspalt 15 hinein.
Wenn der Motor über die Bürsten 28 mit dem einstellbaren Frequenzoszillator 23 verbunden ist, was durch ausgezogene Linien in dem Wendeschalter 29 dargestellt ist, so dreht er sich in Richtung eines Pfeiles 60. Wenn jedoch der Wendeschalter 29 derart umgelegt ist, daß die durch gestrichelte Linien im Wendeschalter angedeuteten Schaltverbindungen bestehen, so verläuft die Drehrichtung des Motors in umgekehrter Richtung, was nicht näher erläutert zu werden braucht.
Die einander zugewandten Einzelpole 12 und 14 weisen jeweils zwischen sich enge Luftspalte auf. In Fig. 3 sind diese Luftspalte stark vergrößert dargestellt, damit bestimmte bauliche Merkmale des Läufers 20 besser ersiehtlieh sind. Der enge Luftspalt bedeutet, daß die Ankerwicklungen von einem Fluß hoher Dichte durchsetzt werden können. Der magnetische Fluß zwischen einander zugewandten Einzelpolen 12 und I1I wird durch die dargestellten Luftspalte hindurchgezwungen, da einander umfangsmäßig benach-
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barte Einzelpole jeweils entgegengesetzt wirkende Felder aufweisen. Beispielsweise sei angenommen, daß der Einzelpol 12A ein Nordpol ist« Damit ist der Einzelpol 12B ebenfalls ein Nordpol» Der Magnetfluß, welcher die Einzelpole 12A und 12B jeweils in Richtung auf die inneren Ständerpole l4A und I1JB verläßt, sieht sich dem geringsten magnetischen Widerstand zwischen den einander zugewandten Polen gegenüber. Einander umfangamäßig benachbarte Einzelpole ziehen nicht den zwischen diesen Polen herrschenden Magnetfluß„auf sich, weil zwischen gleichen Polen jeweils eine magnetische Abstoßungskraft vorhanden ist. Diese Abstoßungswirkung gestattet ein enges Nebeneinanderanbringen der Pole, da der Fluß zwischen einander zugewandten Ständer- und Läuferpolen gezwungen ist, in dem gebildeten Luftspalt zu bleiben. Damit ergibt sich außerdem ein Maximum der Flußdichte der Felder, welche die Ankerwicklungen durchsetzen. Diese Kombination ermöglicht, daß die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Motoren nach der Erfindung bei bestimmter Motorgröße und bei bestimmtem Ankerstrom ein maximales Drehmoment haben. Für Kleinmotoren ergibt sich damit ein ziemlich einfacher Aufbau, mittels welchem gleichzeitig ein hohes Drehmoment erzielbar ist.
Die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Motoren 1,
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weisen keine Anlaufwicklung auf. Diese Motoren werden beispielsweise derart zum Selbstanlaufen gebracht, daß der einstellbare Frequenzoszillator 23 derart einge» stellt ist, daß er anfangs ein relativ niedriges Frequenzsignal liefert, beispielsweise 5 Hz bis 10 Hz. V/enn der Läufer 20 beginnt, sich mit der niedrigen Frequenz der angelegten Spannung im Synchronismus zu drehen, wird die Frequenz der angelegten Spannung so lange erhöht, bis der Läufer 20 mit der gewünschten Drehzahl läuft. Ein Problem, welches beim Anlauf von Synchronmaschinen auftritt, besteht darin, daß das durch den Dreiphasenstrom in den Ankerwicklungen hervorgerufene rotierende Magnetfeld schneller über den Anker hinwegläuft als der Läufer beschleunigen kann. Dadurch wird zwischen dem rotierenden Magnetfeld und dem Läufer ein unendlich großer Schlupf hervorgerufen, so daß kein Drehmoment erzeugt wird® Diese Schwierigkeit wird dadurch überwunden^ daß der Motor bei relativ niedrigen Frequenzen anläuft, wodurch der Läufer 2O9 welcher eine geringe Massenträgheit aufweist s in der Lage ist 9 eine© mit relativ niedriger Drehzahl umlaufenden Magnetfeld zu folgen» . ■ . .
In den %e±ebnungen nmä in der Beschreibung %db?cl· zwar von einer drfipliasigen SpieixEOnmasehine fazvu vort ©io@m "
§/IS
ORtGINALINSPECTED
dreiphasigen Synchronmotor ausgegangen, die Erfindung ist jedoch auch auf zweiphasige bzw. andere mehrphasige Synchronmaschinen bzw. -motoren anwendbar. Das Prinzip, daß zwischen einander gegenüberliegenden Einzelpolen ein Maximum der Flußdichte dadurch erzielbar ist, daß sämtliche Pole außerhalb des rohrförmigen Läufers 20 gleiche Polarität aufweisen und daß sämtliche Einzelpole innerhalb des Läufers die entgegengesetzte magnetische Polarität aufweisen, ist in ebenso einfacher Weise auf Gleich- bzw. Einphasenwechselstrommotoren anwendbar.
In Pig. 1I ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der äußere Ständer besteht aus vier im Querschnitt C-förmigen Permanentmagneten 60, 61, und 63. Innerhalb der in umfangsmäßigen Abständen angeordneten Polflächen von Ständereinzelpolen 67 ist konzentrisch ein rohrförmiger Anker 64 angeordnet, welcher Phase A-, Phase B- und Phase C-Wicklungen trägt, die in gleicher Weise auf diesen Läufer aufgebracht sind, wie im einzelnen bereits für den Läufer 20 gemäß der Darstellung in Fig. 1 beschrieben worden ist. Mit Bezug auf den äußeren Ständer feststehend ist innerhalb des rohrförmigen Ankers 6H ein Nebenschlußteil 65 mit niedrigem magnetischem Widerstand
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angeordnet, welches eine Vielzahl von radial nach außen gerichteten Einzelpolen 66 aufweist, welche von den ihnen zugeordneten Dauermagneteinzelpolen 67 des äußeren Ständers einen geringen Abstand aufweisen. Die Dauermagnete 60 bis 63 des äußeren Ständers bilden gemeinsam ein äußeres zylindrisches bzw. rohrförmiges feldaufbauendes Teil. Der innere Ständer dient allein dem Zweck, einen Rückkehrpfad mit niedrigem magnetischem Widerstand für den von den Dauermagneten ausgehenden Magnetfluß zu bilden. Auf diese Weise wird die Dichte des Flusses zwischen den Einzelpolen 67 des äußeren Ständers, welche entgegengesetzter Polarität sind, konzentriert bzw. gesteigert. Andererseits kann der magnetische Nebenschluß 65 aus einem Permanentmagnet bestehen, welcher Nord- und Südpole aufweist, die in umfangsmäßigem Abstand um den inneren Umfang des rohrförmigen Ankers 6** herum angeordnet sind.
Der rohrförmige Läuferanker 64 trägt drei Schleif-
ringe 68, welche in gleicher Weise wie bei dem Läufer 20
aufgebracht sind. Drei Bürsten 69 stellen die elektrische Verbindung mit einer dreiphasigen Energiequelle veränderbarer Frequenz her, welche in Fig. k nicht dargestellt ist. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Drehzahl eine Funktion der an die Ankerwicklungen angelegten Frequenz
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■ dividiert durch die Anzahl der Einzelpole 67 des äußeren Ständers ist. Für den Anlauf des Synchronmotors, welcher zum Teil in Fig. 3 dargestellt ist, wird wiederum die Frequenz der an den Anker 64 angelegten Spannung am Anfang derart niedrig gehalten, daß der Anker in der Lage ist, synchron mit dem durch den Strom in den drei Phasenwick*- lungen erzeugten rotierenden Magnetfeldes synchron umzulaufen. Nach der Ausbildung eines Drehmomentes wird die Drehzahl des Läufers durch Erhöhung der Frequenz der angelegten Spannung so lange gesteigert, bis eine bestimmte Drehzahl erreicht ist. Die Drehrichtung ist in der mit Bezug auf Fig. 2 beschriebenen Weise umkehrbar.
In Fig. 4 ist ein Antriebs- bzw. Abtriebsteil 70 als Ansatz an dem rohrförmigen Anker 64 dargestellt. Dieser Ansatz kann ein gemeinsames Teil mit dem Anker bilden, d.h. der Ansatz 70 kann ein Teil der Trägerschicht 22 sein, Der Ansatz 70 kann beispielsweise mit einem Material beschichtet sein, welches eine geeignete Reibung aufweist, so daß ein Magnetband angetrieben werden kann. Ein Unterdrucksystem (nicht'dargestellt) kann außerdem vorgesehen sein, welches für eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Ansatz 70 und dem Magnetband sorgt. Der Läufer 20 der in Fig. 1 dargestellten
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Ausführungsform der Erfindung kann in gleicher Weise aufgebaut sein.
Im Rahmen der Erfindung bietet sich dem Fachmann über die beschriebenen Ausführungsbeispiele hinausi selbstverständlich eine Vielzahl von Vereinfachungs- und Verbesserungsmöglichkeiten sowohl hinsichtlich des Aufbaues als auch der Betriebsweise der erfindungsgemäßen 3ynchron maschine.
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Claims (9)

  1. 202322S
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    Patentansprüche
    1Λ Wechsel- bzw. Drehstromsynchronmaschine, gekennzeichnet durch ein feldaufbauendes, rohrförmiges äußeres Teil (10, 11) aus magnetischem Material, welches eine Vielzahl von radial nach innen gerichteten, mit Bezug auf eine Achse dieses Teiles symmetrisch angeordneten Polen (12) aufweist, weiter durch einen rohrförmigen nichtmagnetischen Anker (20), welcher konzentrisch innerhalb des feldaufbauenden äußeren Teiles und relativ zu diesem drehbar angeordnet ist und zwei verschiedene TJmfangsf lachen aufweist, ferner durch ein dem feldaufbauenden äußeren Teil (11) zugeordnetes feldaufbauendes inneres Teil (13)ι welches konzentrisch innerhalb des Ankers angeordnet ist und die gleiche Vielzahl von radial nach außen gerichteten Polen (14) wie das feldaufbauende äußere Teil aufweist, wobei deren Polflächen jeweils den Polflächen des feldaufbauenden äußeren Teiles gegenüber^ liegen, weiterhin durch eine Einrichtung, welche einen magnetischen Pfad mit niedrigem magnetischen Widerstand zwischen dem äußeren und dem inneren feldaufbauenden Teil und damit ein Maximum der magnetischen Elußdichte Jeweils zwischen den entsprechenden Polen bewirkt, wobei die Pole
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    des inneren feldaufb&ueaden Seiles, jeweils eine mit Bezug auf die Polarität der entsprechende» Pole des. äußeren feldaufbauenden feiles eatgeg©ages©tzts Polarität aufweisen, fernerhin durch eine Yielsaiil you jeweils- in Umfangerichtung geschlossenes Sehlei£ringeii (25» 26, 27)« welche auf der einen der "beiden Ojafangsflächen angeordnet sind, des weiteren-durch elelsteieefe© föi?feladungsmittel-(3O, 31» 32)., welche sich jeweils in radialer Richtung von den Schleifringen bis zu der anderen Umfangefläche erstrecken, des ferneren durch eine mit Bejsug auf die Anzahl der Schleifringe gleiche Anzahl von Wicklungen (A, B, G), welche nach Art einer gedruckten Schaltung auf die tJmfangsflachen auf-
    gebracht und jeweils mit den Schleifringen verbunden sind und sich von diesen aus in axialer Bichtung längs des Ankers bis zu dessen entgegengesetztem Ende (37) erstrecken, wobei diese Wicklungen in Umfangsrichtung auf dem gesamten Anker angeordnet sind und sämtlich auf der anderen ümfangsflache, auf welcher alle "gedruckten" Wicklungen in Sternschaltung miteinander verbunden sind, in der Nähe der Schleifringe einen gemeinsamen fiückkehrpunkt (4-7) erreichen, und schließlich durch elektrische Verbindungsmittel (28, 29) mit den Schleifringen.
  2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
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    009848/1227 . ORIGINAL INSPECTED
    daß die in dem rohrförmigen feldaufbauenden Teil (11) gebildeten Einzelpole (12) sämtliche eine "bestimmte .-magnetische Polarität aufweisen und daß alle an dem inneren feldaufbauenden Teil (13) ausgebildeten Einsseipole eine zu der Polarität der erstgenannten Pole entgegengesetzte magnetische Polarität aufweisen.
  3. 3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das feldaufbauende äußere Teil (10, 11) ein topfförmiges magnetisches Teil ist, welches an einem Ende durch eine Wand (16) verschlossen ist, daß weiter das feldaufbauende innere Teil (13) ortsfest an dieser Wand befestigt ist und daß die Wand einen niedrigen .magnetischen Widerstand aufweist»
  4. 4·. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der nxchtmagnetische Anker (20) in der Nähe der Schleifringe (25, 26, 27) mit einer axialen Stirnwand (51) versehen ist, durch welche eine Welle (52) axial nach außen hindurchgefühlt ist, und daß ein dem feldaufbauenden äußeren Teil ortsfest zugeordnetes Lager (53) derart mit der Welle zusammenwirkt, daß sich der rohrförmige nichtmagnetische Anker frei vorragend zwischen dem rohrförmigen äußeren Teil und dem feldaufbauenden inneren Teil drehen kann.
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  5. 5· Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4·, gekennzeichnet durch eine mehrphasige elektrisch^ Energiequelle (23)ι welche mit den elektrischen Verbindungsmitteln (28, 29) verbunden ist und eine veränderbare Frequenz liefert, so daß die Maschine ohne Anlaufwicklung anläuft.
  6. 6. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige, feldaufbauende äußere feil (10, 11) eine Vielzahl von Hufeisenmagneten (60, 61, 62, 63) aufweist, welche in Umfangsrichtung um den rohrförmigen nichtmagnetischen Anker (64·) heran angeordnet sind, wobei -Nord- und Südpole einander abwechseln, raid daß das feldaufbauende inner© Teil (65) radial nach außen weisemde:Eiagelpole (66) aufweist, welche ©inen Pfad mit niedrigem Magnetischem Widerstand jeweils zwischen den Hord- und Südpolen der Hufeisenmagnete erzeugen.
  7. 7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
    gekennzeichnet, daß der rohrförmige laker (64) ajn einem axialen Ende mit einem Ansatz (70) v©rs@hea ist," w@l©her einen Antriebs- baw. Abtriebsteil der faschine darstellt und keine Wicklungen aufweist«, :
  8. 8. Maschine nach eines &®r lssprislie 1- bis ^s «la- " v ·
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    ORi
    L INSPECTED
    durch, gekennzeichnet, daß sich dl* auf dem rohrförmigen Anker (20) angebrachten Wicklungen Über die Länge «ines erregbaren feiles des Ankers erstrecken, daß w#ir elektrische Verbindungsmittel ($0 bis 35) su den Wicklungen vorhanden sind, daß ferner das feldaufbauend· äußer· feil 11) einen äußeren Ständer bildet, daß weiterhin das feidaufbauende innere feil (13) einen inneren Stander bildet,, und daß schließlich eine Einrichtung zur magnetischen Kopplung des teidaufbauenden, inneren Ständers und des feldaufbauenden äußeren Ständers vorgesehen ist.
    I -
    : -1
    ■ I -. -
  9. 9. Maschin* nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
    daß der nichtmagnetisch* Aaker (20) topfförmig ausgebildet
    ist und an eine» axialen Ende (51) «it einer Wand und einer durch diese Wand hindurchgefOhrten Welle (52) rersehen ist und daß ein dem äußeren Stander ortsfest «ugeordnetes I»ager den topffömigen Anker drehbar tragt«
    - 23 -009848/1227 ORIGINAL INSPECTED
DE19702023225 1969-05-19 1970-05-12 Wechsel- bzw.Drehstromsynchronmaschine Pending DE2023225A1 (de)

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US82557469A 1969-05-19 1969-05-19

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