DE2157501A1

DE2157501A1 - Synchronmotor mit niedriger Drehzahl

Info

Publication number: DE2157501A1
Application number: DE19712157501
Authority: DE
Inventors: Tetsuro Kyoto Tanaka (Japan)
Original assignee: KAKUBARI S
Current assignee: KAKUBARI S
Priority date: 1970-11-21
Filing date: 1971-11-19
Publication date: 1972-05-31
Also published as: GB1362876A; US3790834A; DE2157501B2; CH540595A; FR2115875A5; IT940674B

Description

Shigeru Kakubari, Tokyo / Japan

Synchronmotor niedriger Drehzahl

Die Erfindung bezieht sich auf einen Synchronmotor geringer Größe und niedriger Drehzahl, welcher für die Verwendung in Armbanduhren, sonstigen Uhren, kompakten Zeitgebern und verschiedenen elektrischen Haushaltsgeräten, Meßinstrumenten und automatischen Steuersystemen als Servomotor oder :lgl. geeignet ist. Sie bezieht sich insbesondere auf einen Synchronmotor niedriger Drehzahl mit einem Läufer, welcher mit einer Hehrzahl von Magnetpolen als Läuferpolen mit
gleichen Winkelabständen zueinander um eine Welle angeordneten ausgebildet ist, und mit einem Ständer, welcher eine Mehrzahl gegenüber den Magnetpolen in dem Läufer und mit
gleichem Abstand zueinander in bezug auf die Welle angeord-

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nete stationäre Pole aufweist, wobei jeder der stationären Pole aus einem Paur in Drehrichtung des Läufers mit Ab stand zueinander angeordneten Teilpolen besteht und der Ständer zum Erzeugen eines umlaufenden Feldes über der Anordnung der stationären Pole einger-ichtet&st.

Umlaufende Maschinen mit einem solchen Synchronmotor verwenden gewöhnlich ein Reduktionsgetriebe zum Verringern der Ausgangsdrehzahl des Synchronmotors. Die Verwendung eines Reduktionsgetriebes vergrößert die Kosten und führt zu Geräuschen und Störungen oder Fehlern. Eine Verringerung der Drehzahl des Synchronmotors selbst würde eine Lösung für dieses Problem dadurch darstellen, daß das Reduktionsgetriebe weitgehend vereinfacht oder sogar »,^ggelassen werden könnte, wodurch das Auftreten von Fehlern und Geräuschen verringert würde. Die Drehzahl des Synchronmotors kann durch Vergröi3ern der Zahl der Pole verringert werden. Eine solche Vergrößerung der Zahl der Pole ist jedah begrenzt, und besonders bei kleinen Motoren ergeben sich bei einem solchen Vorgehen verschiedene technische und wirtschaftliche Komplikationen.

Ein in einer Uhr verwendeter Motor besteht gewöhnlich aus einem Hysteresemotor im Hinblick auf die erreichbare Genauigkeit der Synchronisierung mit der Versorgungsfrequenz. Bei einem bekannten Hysteresemotor entspricht der . Betrag der Drehung des Läufers für eine Periode des Steuerstroms zweimal der Polteilung. Die sich ergebende Drehzahl erfordert die Verwendung eines Reduktionsgetriebes, wenn ein solcher Motor als Antriebsmotor einer Uhr verwendet wird. ■ - -

Ziel der Erfindung ist es daher, einen Synchronmotor

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niedriger Drehzahl zu schaffen, welcher geringe Abmessungen hat und trotzdem einfach und billig gefertigt werden kann. Ein solcher Synchronmotor soll dabei eine niedrige Drehzahl mit einer verringerten Anzahl von Polen ergeben. Im einzelnen soll es mit dem erfindungsgemäiSen Synchronmotor beispielsweise möglich sein, eine Drehzahl zu erreichen, welche ein fünftel derjenigen des bekannten Hysteresemotors unter Verwendung der gleichen Zahl von stationären Polen wie bei diesem ist.

Dieses Ziel wird mit einem Synchronmotor der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, dall die Zahl der Läuferpole verschieden von der Zahl der stationären Pole ist, und daß in einer stabilen Lage des Läufers wenigstens eir Satz aus winkelmäßig zusammenfallenden und einander anziehenden Teilpolen des Ständers und Läuferpolen entgegengesetzter Polarität sowie eine gerade Zahl von Sätzen einander abstoßender Teilpole und Läuferpole gleicher Polarität, welche winkel- :nä.?ig knapp gegeneinander verschoben sind, auftreten, wobei die gerade Zahl der einander absto3enden Sätze entsprechende einander aufhebende Drehwirkungen auf den Läufer erzeugt.

Hier wie in der folgenden Beschreibung wird vorausgesetzt, daii der Ausdruck "Läuferpol" sich immer auf einen Magnetpol bezieht, welcher sich in. Läufer befindet und selbst dauermagnetisiert ist oder mit einem Dauermagneten in dem Läufer verbunden ist.

Gemäß der Erfindung ist also die Zahl der Läuferpole verschieden von der Zahl der stationären Pole im Ständer, und die entsprechenden Zahlen dieser Pole werden se gewählt,

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daß, wenn einer der Teilpole eines stationären Pols aufgrund des umlaufenden Feldes ein N-PoI oder S-PoI wird, einer der Läuferpole- mit der entgegengesetzten Polarität S bzw. N durch Anziehung gegenüber diesem Teilpol in genauer Ausrichtung mit diesem zu stehen kommt, und daß wenigstens ein Satz von Teilpolen im Ständer und -Läuferpolen eine solche Beziehung erfüllt. Weiter tritt eine gerade Zahl von Sätzen magnetisierter Teilpole im Ständer auf, welche einem benachbart dem magnetisieren Teilpol gelegenen Läuferpol zugeordnet sind und die gleiche Polarität wie dieser haben, wodurch eine Abstoßungskraft zwischen diesen Polen wirkt. Die Abstoßungskräfte· zweier solcher Sätze heben einander auf, wodurch sich als Ergebnis eine Drehwirkung Null auf den Läufer ergibt. Eine solche Läuferstellung kann hier und im folgenden als stabile Lage bezeichnet werden.

Wenn der andere der Tei'lpole eines Paars der stationären Pole durch Drehung des umlaufenden Feldes ein N-oder S-PoI wird, treten sowohl Anziehungs- als auch Abstoßungskrafte zwischen den stationären Polen und den Läuferpolen auf und bewirken eine Drehung des Läufers in einer gegebenen Richtung, und der Läufer nimmt wieder eine stabile Lage in einer Winkellage ein, in welcher wenigstens ein Satz einander anziehender und eine gerade Zahl von Sätzen einander abstoßender stationärer Teilpole im Ständer und Läuferpole auftritt. Der ähnliche Vorgang wird mit der Drehung des umlaufenden Feldes ständig wiederholt, so daß sich eine Drehung des Läufers ergibt, bis das umlaufende Feld zu drehen aufhört, worauf der Läufer in einer stabilen Lage zur Ruhe kommt.

Mit der obigen Anordnung ist sichergestellt, daß der

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Betrag der Drehung des Läufers für eine Periode des umlaufenden Feldes auf weniger als eine Teilung der stationären Pole verringert wird, wodurch eine Drehzahl erreicht wird, welche geringer als die des konventionellen Hysteresemotors mit der gleichen Teilung der stationären Pole ist. Wenn die Zahl der stationären Pole die gleiche bleibt, hat ein Synchronmotor, welcher erfindungsgemäß mit einem Verhältnis der Zahl der stationären Pole zu der Zahl der Läuferpole von 2:j5 aufgebaut ist, eine Drehzahl, welche ein Drittel derjenigen des konventionellen Hysteresemotors ist. Mit einem Verhältnis von 2:5 oder 3:5 kann die Drehzahl auf ein Fünftel derjenigen eines konventionellen Hysteresemotors verringert werden.

Zweckmäßige Ausführungsformen und weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

-Fig. 1 eine schematische Ansicht eines konventionellen Hysteresemotors,

Fig. 2 eine Abwicklung "des Läufers und Ständers des Hysteresemotors nach Fig. 1 zur Darstellung von dessen Wirkungsweise,

Fig. J eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors niedriger Drehzahl,

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Pig. 4 einen Längsschnitt des in Fig. 3 gezeigten Motors zur Darstellung dessen inneren Aufbaus,

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Motor nach Fig. 4,

Fig. 6 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Motors nach Fig. 3 bis 5*

Fig. 7 eine Draufsicht zur Darstellung eines Läufers mit nur S-Polen,

Fig. 8 eine Abwicklung der stationären Pole und Läuferpole des in Fig. 7 gezeigten Motors zur Darstellung dessen Wirkungsweise,

Fig. 9 eine Draufsicht zur Darstellung eines Läufers mit nur N-Polen,

Fig. 10 eine Draufsicht auf einen Motor mit getrennten Gruppen von N- und S-Polen,

Fig. 11 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der Erfindung mit einem Verhältnis der Zahl der Pole im Ständer zur Zahl der Läuferpole von 2:5*

Fig. 12 eine Abwicklung der stationären Pole und Läuferpole des in Fig. 11 gezeigten Motors zur Darstellung von dessen Wirkungsweise,

Fig. 13 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäß aufgebauten Motors in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einem Verhältnis der Zahl der stationären Pole zur Zahl der Läuferpole von 2:10,

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Pig. I^ eine Ansicht von unten des in Fig. I3 gezeigten Motors,

Fig. 15 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des in Fig. 13 gezeigten Motors,

Fig. 16 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einem Verhältnis der Zahl der stationären Pole zur Zahl der Läuferpole von 3:5*

Fig. 17 einen Längsschnitt des in Fig. 16 gezeigten Motors,■ wobei der Läuferteil von dem Schnitt aasgenommen ist,

Fig. 18 eine Draufsicht auf den Motor nach Fig. 16,

Fig. 19 eine Abwicklung der stationären Pole und Läuferpole des in Fig. 18 gezeigten Motors zur Darstellung von dessen Wirkungsweise,

Fig. 20 eine Draufsicht, Vielehe eine andere Form von Läufer zeigt,

Fig. 21 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Motors, dessen Läufer und Erregerspule in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind,

Fig. 22 einen Längsschnitt des zusammengefügten Motors, welcher auseinandergezogen in Fig. 21 gezeigt ist,

Fig. 23 ein Schaltbild eines stabilen Multivibrators, welcher als Erregerquelle verwendet werden kann, und

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Fig. 24 einen Längsschnitt einer praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Motors zur Darstellung der numerischen Abmessungen der verschiedenen Teile.

In Fig. 1 ist ein bekannter Hysteresemotor mit einem Läufer 1 gezeigt, welcher eine Mehrzahl von Magnetpolen oder Läuferpolen 2 mit gleichem Winkelabstand längs seines Umfangs angeordnet aufweist, wobei die Läuferpole 2 abwechselnd als N- und S-PoIe magnetisiert sind. Gegenüber dem äußeren Umfang des Läufers 1 ist eine Mehrzahl von stationären Polen 5, von welchen jeder aus einem Paar mit Abstand zueinander in Drehrichtung angeordneten Teilpolen 3 ^un^ 4 besteht, mit den gleichen Winkelabständen wie die Läuferpole 2 angeordnet und stellt einen Ständer 6 dar. Über den stationären Polen 5 wird ein umlaufendes Feld erzeugt. Die relative Lage der Läuferpole 2 zu den stationären Polen 5 ist in einer Abwicklung in Fig. 2 gezeigt. Wie in Fig. 2A gezeigt wird angenommen, daß die Teilpole 3-,, 3,, 3_Κ, ... so erregt sind, daß sie S-PoIe werden, während die Teilpole 3p* 3κ* 3g als N-PoIe erregt sind, und daß die Läuferpole 2,, 2p, 2-, durch Anziehung den Teilpolen J₁, 3₂* 3-2 ··· gegenüber angeordnet sind. Wenn sich das umlaufende Feld um einen Betrag von F /2 gegenüber dem in Fig. 2A dargestellten Zustand ändert, werden Teilpole 4^, 4,, 4,-... S-PoIe sein, während Teilpole 4₂, 4^,, 4^ ... N-PoIe sein werden, wie es in Fig. 2B dargestellt ist. Dann werden die Läuferpole 2^, 2p, 2^ entsprechend durch die Teilpole 4^, 4_g, 4, ... angezogen werden, so daß sich der Läufer 1 drehen wird, bis die Läuferpole den entsprechenden Teilpolen gegenüberstehen. Eine weitere Drehung des umlaufenden Feldes um einen Betrag Tf/2 wird dazu führen, daß die Teilpole J^, 3-, ... und die Teilpole 3p> Ju ··· N- bzw. S-PoIe werden, wodurch die Läuferpole 2,, 2_O, 2, ... entsprechend mit den Teilpolen 3o> 3-z,

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32i · · · ausgerichtet werden, wie es in Fig. 2C gezeigt ist. Ähnlich bewirkt eine weitere Drehung des umlaufenden Feldes um T/2, daß der Läufer 1 die in Fig. 2D gezeigte Lage annimmt. Eine weitere Drehung des umlaufenden Feldes um Π/2 führt zu dem in Fig. 2E gezeigten Zustand, welcher dem ursprünglichen Zustand entspricht. So kommen die Läuferpole 2i, 2_O, 2-y, ... gegenüber den entsprechenden stationären Teilpolen 5^* J>us J5c·»· ^2U stehen. Mit anderen Worten dreht sich der Läufer 1 um einen Betrag entsprechend zwei Teilungen der Läuferpole 2 oder zwei Teilungen der stationären Pole 5* wenn das umlaufende Feld sich insgesamt um T2 dreht.

Fig. 5 zeigt eine Ausfühnngsform des erfindungsgemäßen Motors. Ein zylindrisches Gehäuse 8 ist an einem Ende geschlossen und nimmt in seinem Inneren einen internen Aufbau 9 auf, wobei das Gehäuse 8 mit einem Deckel 10 in Form einer Deckplatte geschlossen ist. Sowohl das Gehäuse 8 als auch der Deckel 10 können aus einem synthetischen Harzmaterial spritzgegossen sein, um geringes Gewicht und niedrige Kosten zu erreichen und eine Massenproduktion zu ermöglichen. Der interne Aufbau 9 umfaßt eine Welle 11, welche drehbar in Lagern 12, 13 gelagert ist. Die Lager 12 und 13 sind integral in der geschlossenen Endplatte des Gehäuses 8 bzw. in dem Deckel 10 jeweils in deren Mitte ausgebildet. In die Lager 12, I3 sind Teflonteile eingepaßt, um die Beständigkeit gegenüber Verschleiß und Wärme zu verbessern, und Molybdendisulfid ist als schmierender Überzug auf die Teflonteile aufgebracht. Die Lager können jedoch auch Lager üblicheren Aufbaus sein.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen ein Beispiel für den internen Aufbau 9. Ein Läufer 14 ist auf der Welle 11 befestigt und

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besteht aus einem scheibenförmigen, axial magnetisieren Permanentmagneten I5 und einem Paar auf gegenüberliegenden Seiten des Permanentmagneten angebrachten Polplatten 16 und 17. Wie in Fig. 5 und 6 gezeigt haben die Polplatten 16 und 17 in gleichem Abstand zueinander angeordnete Läuferpole 18 bzw. 19, welche in entgegengesetzten Richtungen von den entsprechenden Polplatten so weggebogen sind, daß sie mit einem Radius außerhalb des Permanentmagneten I5 axial verlaufen. Diese Läuferpole 18 und I9 sind gegeneinander um einen Winkelbetrag verschoben, welcher der halben Teilung entspricht, so daß sich eine ineinandergreifende Struktur ergibt. Der Permanentmagnet I5 magnetisiert die Läuferpole 18 und I9 auf entgegengesetzte Polaritäten, so daß abwechselnd N- und S-PoIe längs des Umfangs des Läufers 14 angeordnet sind. Während die Lauferpole 18 und I9 keine gebogenen Fortsätze sein müssen, hat es sich gezeigt, daß gebogene Pole wie beschrieben einen besseren Wirkungsgrad ergeben.

Gegenüber und um den Läufer 14 herum ist eine Anordnung abwechselnd vorgesehener stationärer Pole 20 und 21 mit gleichen Winkelintervallen angeordnet. Jeder dieser stationären Pole 20 und 21 besteht aus einem Paar Teilpolen 22, 2^ bzw. 24 und 251 welche in Drehrichtung des Läufers 14 mit Abstand zueinander angeordnet sind. Diese Teilpole weisen zugehörige Einrichtungen zum Erzeugen eines über sie umlaufenden magnetischen Feldes auf, um einen Ständer zu ergeben. In dem dargestellten Beispiel ist eine fünfeckige Magnetplatte 26 vorgesehen, von welcher Fortsätze unter einem rechten Winkel in die gleiche Richtung von jeder ihrer Spitzen weg gebogen sind, um fünf Teilpole 22 wie in Fig. 6 gezeigt zu bilden. Auf ähnliche Weise sind auf fünfeckigen Magnetplatten 27, 28 bzw. 29 Teilpole 25, 24 und 25 ausgebildet. Die Magnetplatten 26 und 27 sind mit einer abschirmenden Scheibe j50 bestehend aus einer Kupferplatte zwischen sich und mit einer

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relativen Winkelverschiebung zueinander zusammengefügt, um die stationären Pole 20 zu ergeben. Auf gleiche Weise ergeben die Magnetplatten 28 und 29 mit einer abschirmenden Scheibe Jl zwischen sich die stationären Pole 21. Zwischen den Magnetplatten 26 und 28 ist ein Spulenkörper 32 konzentrisch zu der Welle 11 angeordnet, und eine Erregerwicklung 33 ist auf diesen Spulenkörper gewickelt. Jeder der Teilpole 22 bis 25 der stationären Pole kann eine Breite gleich der Breite der Läuferpole 18, 19 haben. Alternativ können die Läuferpole 18, I9 zum Erreichen eines verbesserten Wirkungsgrades eine etwas größere Breite haben.

Auf einer Seite des Spulenkörpers 32 ist ein vorstehendes Klemmbrett 34 mit einem Paar Klemmen 35 und

36 integral ausgebildet. Das Klemmbrett y\ weist Nuten

37 und 38 auf, welche von der äußeren Kante des Spulenkörpers zu den Klemmen verlaufen, um die Verbindung der entgegengesetzten Enden der Erregerspule 33 mit den Klemmen 35* 36 dadurch zu erleichtern, daß die Enden durch die Nuten 37, 38 geführt und in diesen befestigt werden. Das Klemmbrett 34 verläuft an der Seite der Magnetplatte 26 zwischen deren Teilpolen 22, durch einen Schlitz 39 in der abschirmenden Scheibe 30, an der Seite der Magnetplatte 27 zwischen deren Teilpolen 23 und durch eine Öffnung 4o (Fig. 3) in der geschlossenen Endplatte des Gehäuses 8 aus diesem heraus. Fünf mit gleichen Winkelabständen zueinander angeordnete Ansätze 41 und 42 ragen von dem Umfang der abschirmenden Scheiben 30 bzw. 31 nach außen, um die Winkellage der Teilpole 22, 23, 24 und 25 zu bestimmen. Auf der Oberfläche der Magnetplatte 29 auf der Seite der wegragenden Teilpole 25 ist eine magnetische Schirmplatte 43 angeordnet. Die Schirmplatte 43 ist mit Ausnehmungen 44 entlang ihres Umfangs ausgebildet, durch welche die Teilpole 22 bis

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verlaufen können- Eine Kupplungshtilse 45- für den Ständer ist konzentrisch in den Spulenkörper J52: eingeführt und hat einen verringerten Durchmesser an ihren beiden. Ehdemi,. so daß Stufen 46 und 47 ausgebildet sind.. Die Magnetplatte 26> die abschirmende Scheibe 30 und die Magaet;-platte₌27 sind in dieser Reihenfolge am£ einem Ende der Kupplurngshüise %5angeordnet,, während «lie Magnetplatte 28, die abschirmende Scheibe ^I, die Magnetplatte 29 raid' ale Schlrmplafete 43 In dieser Reihenfolge auf dem anderen Ende der Kupplungshülse 45 angeordnet sind. Hierauf sind die äußersten Enden der Kupplungshülse 45 umgebogen, um die Teile gegen die Stufen 46 bzw. 47 zu klemmen» Wenn der Erregerspule 33 Wechselstrom zugeführt wird, kann die Magnetplatte 26 als N-PoI erregt werden, die Magnetplatte 28 wird gleichzeitig S-PoI sein, während die beiden Magnetplatten 27 und 29 unerregt bleiben. Zu einer Zeit, welche einer Zeitverzögerung um ΤΓ/2 bezogen auf die Periode des zugeführten Stromes entspricht, werden die Magnetplatten 27 und 29 durch die Funktion der abschirmenden Scheiben und 31 zu N- bzw. S-Polen gemacht, während die Magnetplatten 26 und 28 nicht erregt werden. Nachdem eine weitere Periode von ]Γ/2 verstrichen ist, werden die Magnetplatten 26 und 28 zu S- bzw. N-Polen gemacht, und die Magnetplatten 27 und 29 kehren in ihren unerregten Zustand zurück. Nach einer weiteren Periode von TT/2 werden die Magnetplatten 27 und 28 zu S- bzw. N-Polen gemacht, während die Magnetplatten 26 und 28 nicht erregt sind. Hierauf wird der Vorgang wiederholt. So bewegen sich N-PoIe aufeinanderfolgend über die Teilpole 22, 23, 24 und 25 und erzeugen ein umlaufendes Feld.

Die Welle 11 des Läufers wird von der Seite der Schirm-

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platte 43 in die Kupplungshülse 45 so eingeführt, daß die Läuferpole l8 und I9 gegenüber den stationären Polen 20, 21 des Ständers zu liegen kommen. In der dargestellten Ausführungsform ist das Verhältnis der Zahl von Läuferpolen 18 (oder 19) zu der Zahl der stationären Pole 20 und 21 zu 3:2 gewählt. Da die Zahl der stationären Pole in dem gezeigten Beispiel zehn ist, ist die Zahl der Läuferpole l8 (oder 19) fünfzehn.

Im Prinzip kann einer der Läuferpole 18 oder I9 weggelassen werden. Fig. 7 zeigt ein solches Beispiel, bei welchem die Läuferpole I9 entfernt und nur auf S-PoIe magnetisierte Läuferpole 18 vorgesehen sind. Der Ein- , fachheit halber wird der Betrieb des oben beschriebenen Motors im Zusammenhang mit der in Fig. 7 gezeigten Läuferanordnung beschrieben werden.

Fig, 8 zeigt eine lineare Abwicklung der Läuferpole 18 und der stationären Pole 20 und 21,._ und Fig. 8A zeigt eine stabile Lage des Läufers 14, welche dieser annimmt, wenn die Teilpole 22, 23, 24 und 25 auf dem Ständer auf N, 0, S. bzw. 0 magnetisiert sind, wobei mit 0 Nichtmagnetisierung bezeichnet ist. In dieser Lage zieht der Teilpol 22, welcher zu diesem Zeitpunkt als N-PoI angenommen wird, einen Läuferpol l8^f, welcher ein S-PoI ist, an, und der Teilpol 24, welcher dann ein S-PoI ist, stößt die Läuferpole l8p und 18-ab, welche beide S-PoIe und auf seinen entgegengesetzten Seiten gelegen sind, so daß der Läufer 14 in der gezeigten Lage im Gleichgewicht ist. Nachdem eine Zeitdauer entsprechend

TT/2 der Periode des der Erregerspule 33 zugeführten Stromes gegenüber dem in Fig. 8A gezeigten Zustand verstrichen ist, werden die Teilpole 22, 23, 24 und 25 auf 0, N, 0 bzw. S erregt, wie es in Fig.. 8B gezeigt ist. Auf den Läufer 14 wirkende

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Kräfte zu diesem Zeitpunkt sind eine Anziehungskraft zwischen dem Teilpol 23, welcher dann N-PoI ist, und dem Läuferpol 18p, einem S-PoI, und eine Abstoßungskraft zwischen dem Läuferpol 18^, einem S-PoI, und dem Teilpol 25, welcher dann ein S-PoI ist. Obwohl einige andere Kräfte zwischen anderen Teilpolen und Läuferpolen auftreten können, sind diese verglichen mit den zwei oben erwähnten Kräften extrem klein und können daher vernachlässigt werden. Die beiden obigen Kräfte versuchen den Läufer 14 nach rechts in Pig. 8B zu drehen, und daher dreht sich der Läufer nach rechts, bis er eine stabile Lage wie in Fig. 8b¹ gezeigt einnimmt. Nach einer weiteren Periode von TT/2 des der Erregerspule 33 zugeführten Stromes ändern sich die Polyritäten der Teilpole wie in Fig. 8c gezeigt, Jetzt wirken eine Abstoßungskraft zwischen dem Teilpol 22, welcher jetzt ein S-PoI ist, und dem Läuferpol 18^, einem S-PoI, und eine Anziehungskraft zwischen dem Teilpol 24, welcher jetzt ein N-PoI ist, und dem Läuferpol 18^,, einem S-PoI, welcher den Läufer 14, weiter nach rechts drehen, bis er eine stabile Lage wie in Fig. 8c¹ gezeigt erreicht. Nach aufeinanderfolgenden Beendigungen der Perioden von 4 7Γ und 2 TT des der Erregerspule 33 zugeführten Stromes nehmen die Teilspulen des Ständers verschiedene Polaritäten wie in den Fig. 8d bzw. 8E gezeigt ein, und der Läufer 14 dreht sich nach rechts, bis er die stabilen Lagen wie in dön Fig. 8d* bzw. 8E^f gezeigt erreicht. Wenn der Läufer 14 die in Fig. 8e^! gezeigte Lage erreicht, hat der zugeführte

seit Strom eine seiner vollen Perioden/der ursprünglichen Phase wie in Fig. 8a gezeigt durchlaufen. Während einer solchen Periode hat ein Teilpol des Ständers, wie er durch den Teilpol 22 dargestellt ist, einen vollen Zyklus von Änderungen der Polarität in der FolgeN-0-S-O-N durchgemacht,

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und es Ist zu bemerken, daß sich der Läufer 14 während dieser Zeit um einen Betrag entsprechend einer Teilung der Läuferpole 18 gedreht hat.

Es läßt sich erkenne, daß der in Fig. 3 bis 7 dargestellte Motor aus einer Kombination von 5 fundamentalen Mustern besteht, von welchen jedes von zwei stationären Polen und drei Läuferpolen gebildet wird. Da sich auf die Läufer 14 fünfzehn Pole befinden, tritt die Drehung des Läufers 14 mit einer Geschwindigkeit auf, welche 1/15 der Frequenz des der Erregerwicklung 33 zugeführten Stromes ist. Um ein Beispiel zu nennen, dreht sich der Läufer I^ bei einer Versorgungsfreqijenz von 50 Hz mit einer Geschwindigkeit von 3 *? Umdrehungen pro Sekunde. Wenn eine Frequenz von 6o Hz verwendet wird, wird die Drehzahl des Läufers 14 vier Umdrehungen pro Sekunde sein.

Auf dem Wege des Vergleiches ist zu erkennen, daß ein konventioneller Hysteresemotor wie in Fig. 1 dargestellt eine Drehung des Läufers aufweisen wird, welche mit einer Geschwindigkeit von zwei Teilungen der stationären Pole oder Läuferpole für einen Zyklus des Erregerstroms auftritt. In der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung beträgt die Drehung des Läufers 2/3 Teilungen der stationären Pole für einen Zyklus des Erregerstroms. So erreicht diese Ausführungsform eine Drehzahl, die ein Drittel der Drehzahl des Hysteresemotors ist, und es wird somit verständlich, daß der erfindungsgemaße Synchronmotor besonders vorteilhaft für Anwendungen mit niedriger Drehzahl ist. Die gesamte Zahl der stationären Pole ist dadurch bestimmt, wieviele der Fig. 8 gezeigten fundamentalen Muster zusammengefügt werden. So würde der

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• auf
MinimaMiau dargestellt durch, ein. einziges fundamentales Muster mit zwei stationären Palen und drei Läuferpolen.., Der Motor¹ kann eine Kombination von zwei fundamentalen. Mustern mit vier stationären Polen und sechs Läufer polen aufweisen, oder er kann aus einer Kombination dieser vergrößerten Zahl von fundamentalen Mustern bestehen. Ih jedem Pail wird eine Drehzahl gleich einem, Drittel derjenigen eines konventionellen Hysterese motors für die gleiche Zahl von stationären Polen erreicht. Wie aus den Fig. 8A, 8bJ 8c* und 8d^t zu er kennen ist, ist die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Motors dadurch gekennzeichnet, daß in einer stabilen Lage des Läufers 14 wenigstens ein Satz von gegenüber angeordneten einander anziehenden Teilpolen des Ständers und Läuferpolen mit entgegengesetzten Polaritäten auftritt, und daß weiter eine gerade Zahl von Sätzen einander abstoßender Teilpole des Ständers und Läuferpole gleicher Polarität auftritt, welche in Drehrichtung verschoben aber mit geringem Abstand zueinander angeordnet sind, wobei je zwei Sätze von einander abstoßenden Kombinationen einander aufhabende Abstoßungskräfte aufweisen.

Während sich die obige Beschreibung auf als S-PoIe aufgebaute Läuferpole bezieht, ist es auch möglich, diese Läuferpole als N-PoIe aufzubauen. In einem solchen Fall wird der Läufer eine stabile Lage wie in Fig. 9 dargestellt annehmen. Die obige Beschreibung bezieht sich auch auf die Wirkungsweise des Läufers mit nur N-Polen, wenn die Läuferpole IS₁, 18p und 18^ durch Läuferpole 19^, 19₂ und 19, ersetzt werden, welche um ihre halbe Teilung entweder mit oder gegen die Drehrichtung verschoben sind. Da die Läuferpole 18 in Form von

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S-Polen und die Läuferpole I9 in Form von N-Polen des Läufers 14 so gegeneinander um eine halbe Teilung verschoben si.id, können beide zusammengefügt werden, selbst wenn ihre Enden gebogen sind. Der in den FIg^ 3 bis 6 gezeigte Läufer 14 ist auf diese Weise aufgebaut. Dies ermöglicht es, einen Läufer 14 mit sowohl S- als auch N-Polen einfach dadurch herzustellen, daß lediglich der Permanentmagnet 15 zwischen den beiden Polplatten angeordnet wird. Mit einem Läufer mit Läuferpolen 18 und kann das Verhältnis der Zahl der stationären Pole zur Zahl der Läuferpole als 2 : 6 bezeichnet werden.

Während der Permanentmagnet I5 oben als axial magnetisiert besehrieben worden ist, kann auch ein Permanentmagnet verwendet werden, welcher in einer Richtung senkrecht zur axialen Richtung magnetisiert ist. Ein solches Beispiel ist in Fig. 10 dargestellt. So wird in diesem Fall der Läufer 14 in einer Richtung rechtwinklig zu der Welle magnetisiert, und an seiner einen Endseite mit . S-Polen sind Läuferpole l8 in einer parallel zur Zeichenebene wegragenden Konfiguration ausgebildet, während an seiner anderen Endseite mit N-Polen auf ähnliche Weise Läuferpole I9 ausgebildet sind. Die Läuferpole l8 und 19 entsprecher, den in den Fig. 7 und 9 dargestellten, ob-wohl sie nicht über dem gesamten Umfang des Läufers 14, sondern nur an dessen gegenüberliegenden Enden ausgebildet sind. Zwei solche Läufer können überlagert oder nebeneinander angeordnet werden mit einer Winkelverschiebung von l80° plus eine halbe Teilung, wodurch Läuferpole 19 zwischen benachbarten Läuf£rpolen l8 zu liegen kommen. '

Die obige Beschreibung befaßt sich mit ^der Wahl der Zahl von stationären Polen und der Zahl von Läuferpolen in

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einem Verhältnis von 2:3. Eine ähnliche Wirkungsweise kann jedoch mit einem Verhältnis von 2:5 erreicht werden. Fig. 11 zeigt eine Kombination von drei Sätzen solcher fundamentaler Muster, welche aus vier Teilpolen im Ständer und fünf L'äuferpolen im Läufer bestehen. Fig. 12 zeigt eine Abwicklung zur Erläuterung des Prinzips der Wirkungsweise. Die Änderung oder das Fortschreiten der Läuferpole unter den Teilpolen 22, 25, 24 und 25 des Ständers ist die gleiche wie im Zusammenhang mit Fig. 8 beschrieben. In Fig. 12A wird der Teilpol 22 des Ständers ein N-PoI und zieht den Läuferpol 18^, einen S-PoI an, und der Teilpol 24 des Ständers, welcher dann ein S-PoI ist, übt eine Abstoßungskraft auf die Läuferpole 18^, und Ιδ^,, S-PoIe, aus mit dem Ergebnis, daß der Läufer 14 in der gezeigten Lage stabil ist. Wenn dann die Polarität der Teilpole 22, 25, 24 und 25 im Läufer auf O,N, O bzw. S wie in Fig. 12B gezeigt geändert wird, zieht der Teilpol 2> des Ständer^ welcher ein N-PoI wird, den Läuferpol 18p, einen S-PoI, an, und der Teilpol 25 des Ständers, welcher ein S-PoI wird, stößt den Läuferpol 18(-, einen.S-PoI ab. Als Ergebnis dreht sich der Läufer 14 nach links, bis er eine in Fig. 12B¹ gezeigte stabile Lage erreicht, in welcher der Läuferpol 18p genau mit dem Teilpol 23 ausgerichtet ist. Wenn die Teilpole 22, 23, 24 und 25 im Ständer weiter die Polarität auf S, O, N bzw. O wie in Fig. 12Q gezeigt ändern, stößt der Teilpol 22 des Ständers, welcher ein S-POl ist> den Läuferpol IS₁, einen S-PoI, ab, und der Teilpol 24 des Ständers, welcher jetzt ein N-PoI ist, zieht den Läuferpol 18.*, einen S-PoI, an, mit der Folge, daß sich der Läufer 14 nach links dreht, bis er die in Fig. 12C^f gezeigte Lage erreicht. Hierauf bewegt sich der Läufer 14 für jede Änderung der Phase des Erregerstroms um einen Betrag von 7Γ/2 aufeinanderfolgend in die in den Fig. 12D^f und 12E¹ gezeigten Lagen, und wenn sich

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schließlich einer der Teilpole im Ständer durch den Zyklus N-O-S-O-N bewegt hat, hat sich der Läufer 14 um einen Betrag entsprechend einer Teilung seiner Pole gedreht. Als Folge hat der Läufer 14 für einen Motor wie in Fig. 11 gezeigt, welcher drei Sätze von Mustern wie in Fig. 12 gezeigt zusammenfaßt, fünfzehn Teilungen von Läuferpolen 18, so daß die Anzahl der Umdrehungen des Läufers ein 1/15 der Frequenz des der Erregerspule 33 zugeführten Wechsel-

der Stroms ist. Mit anderen Worten bleibt die Zahl/milit dieser Ausführungsform erreichten Umdrehungen die gleiche wie bei der in den Fig. 3 bis 7 gezeigten Ausführungsforni. Ebenso tritt wie in den Fig. 12A, 12B¹, 12C*, 12D¹ und Γ2Ε¹ zu erkennen in jeder der stabilen Lagen des Läufers"14 wenigstens ein Satz von genau ausgerichteten und einander anziehenden Teilpolen und Läuferpolen entgegengesetzter Polaritäten auf, und es ist eine gerade Zahl von Sätzen von einander abstoßenden Teilpolen und Läuferpolen gleicher Polarität vorhanden, welche in Drehrichtung verschoben aber in dichtem Abstand zueinander geordnet sind, wobei sich die Abstoßungskräfte zwischen zwei solchen Sätzen aufheben.

Auch mit der Wahl von 2:5 für das Verhältnis der Zahl der stationären Pole zu der Zahl der Läuferpole ist es gleichermaßen möglich, die Läuferpole nur als N-PoIe wie in Fig. 9 dargestellt aufzubauen, eine Kombination von N- und SwPolen als Läuferpole auf die gleiche Weise wie im Zusammenhang mit den Fig. 4 bis 6 beschrieben zu verwenden, und sowohl N- als auch S-PoIe auf einem einzigen Läufer auf eine Weise wie in Fig. 10 dargestellt unterzubringen. Weiter kann die relative Lage des Ständers zum Läufer getauscht werden.

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So zeigen die Pig. I3, 14 und I5 , welche den Pig. 4, 5 fozw. 6 entsprechen, ein solches Beispiel. In diesem Fall ragen die Teilpole 22 und 23 des Ständers nicht über die äußere ümfangsfläche des Spulenkörpers 32 hinaus, während die Teilpole 24 und 25 in eine Richtung umgekehrt zu der Richtung gebogen sind, in welcher die entsprechenden Teilpole der vorherigen Ausführungsform verlaufen, und auf der äußeren Ümfangsfläche des Spulenkörpers 32 angeordnet sind. So sind die Teilpole 22, 23, 24 und 25 in der Länge verringert. Andererseits sind die Läuferpole 18 und I9 des Läufers 14 in eine Richtung zum Ständer hingebogen und verlängert, um rings um die Anordnung der Teilpole 22, 23, 24 und 25 angeordnet zu sein. Die Schirmplatte 43 ist nicht mit Ausnehmungen zum Positionieren ausgebildet, die abschirmenden Scheiben 30 und 31 weisen dagegen eine zentrale in jedem der Ansätze 41 und 42 angeordnete Ausnehmungen auf, um die Teilpole 23-und 25 durchtreten zu lassen und deren Lage festzulegen. Der in Fig. 15 gezeigte Läufer 14 kann durch einen solchen ersetzt werden, welcher einen Permanentmagneten aufweist, der in einer Richtung senkrecht zu der Welle 11 wie in Fig. 10 dargestellt magnetisiert ist, während Läuferpole l8 und I9 an -gegenüberliegenden Enden eines solchen Permanentmagneten angeordnet und in eine Lage parallel zur Welle 11 gebogen sind.

Bisher sind vers&Ledene alternative Anordnungen für die Wahl des Verhältnisses der Zahl der stationären Pole zu der Zahl der Läuferpole zu 2:3, 2:6 , 2:5 oder 2:10 beschrieben worden. Es ist ebenfalls möglich, ein Verhältnis von 3:5 zu wählen. Ein solches Beispiel wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 16 bis 18 beschrieben werden. Zum Ausbilden von drei Paaren von Teil-

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polen 22 und 23, deren jeder durch Biegen langgestreckter Teilpole von der Magnetplatte einen stationären Pol 20., ergibt, wird eine Magnetplatte 26 verwendet. A'hnlih werden drei Paare von Teilpolen 24 und 25 _t deren jeder einen stationären Pol 21 ergibt, durch Biegen von einer Magnetplatte 28 ausgebildet. Diese Magnetplatten 26 und 28 sind zur Bildung einer Anordnung von stationären Polen 20 und unter Zwischenfügen einer Erregerspiile 33 miteinander gekuppelt. Jeder der Teilpole 22, 23., 24 und 25 ist durch eine sehmale Öffnung 52^ 53* 54 oder 55 geführt, welche in einer abschirmenden Scheibe 30 aus Kupfer mit gleichen Winkelintervallen in der Nähe des Umfangs der Scheibe ausgebildet sind. Die Öffnungen 52 und 54 stehen über Kanäle mit dem Außenumfang der Seheibe 30 in Verbindung. Die Anordnung ist derart, daß beim Erregen der Erregerspule 33 die durch die Öffnungen 52 und 54 mit Kanälen verlaufenden Teilpole 22 sofort auf die Polarität ihrer zugehörigen durch die Erregerspule 33 erregten Magnetplatten 26 und 28 erregt werden, während die durch die Öffnungen 53 und 55 ohne Kanäle verlaufenden Teilpole 23 und 25 mit einer Phasenverzögerung von 7Γ/2 des Erregerstroms auf die Polarität ihrer zugehörigen Magnetplatten 26 und 28 erregt werden. Auf diese Weise wird ein umlaufendes Feld über der Anordnung der stationären Pole 20 und 21 erzeugt. Alternativ kann das umlaufende Feld mit einer Anordnung wie in den Fig. 4 bis 6 oder wie in den Fig. 13 bis 15 dargestellt erzeugt werden.

Der Läufer 14 dieser Ausführungsform umfaßt einen scheibenförmigen magnetisierbaren Grundkörper, an dessen Umfang zehn Zähne mit gleichen Winkelintervallen ausgebildet sind. Diese Zähne werden direkt abwechselnd als S- und N-PoIe magnetisiert, um die Läuferpole 18., 19·ι, 18^, 19 , ... 18t-, 19f- vorzusehen.

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Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform soll mit Bezug auf Pig. 19 beschrieben werden, welche eine Abwicklung der stationären Pole und Läuferpole wie beispielsweise in Fig. 8 oder Fig. 12 dargestellt ist, jedoch dargestellt als volle Abwicklung der Pole im Ständer und der Läuferpole.

Wenn die Teilpole 22/ 2J>, 24 und 25 im Ständer die Polaritäten JNf, 0, S bzw. 0 wie in Fig. 19A gezeigt annehmen, ist der Läufer 14 stabil infolge der Anziehung zwischen dem Teilpol 22 (N) des stationären Pols 20^ und dem Läuferpol Ie₁ (S) wie auch infolge der Anziehung zwischen dem Teilpol 24 (S) des stationären Pols 21p und dem Läuferpol 19-, (N). Die Bezeichnung (S) bzw. (N) nach dem Bezugszeichen der entsprechenden Teilpole bzw. Läuferpole soll hier wie auch im folgenden andeuten, daß die jeweiligen Teilpole und Läuferpole zu dem in Frage kommenden Zeitpunkt bzw. überhaupt S-PoIe bzw. N-PoIe sind. Zwischen dem Teilpol 24 (S) des stationären Pols 2I₁ und dem Läuferpol 18₂ (S) tritt eine Abstoßungskraft auf, welcher jedoch eine Abstoßungskraft zwischen dem Teilpol 22 (N) des stationären Pols 20p und dem Läuferpol 19₂ 00 entgegenwirkt und sie aufhebt. Ähnlich wird eine zwischen dem Teilpol 22 (N) des stationären Pols 20^ und dem Läuferpol 19j, (N) auftretende Abstoßungskraft durch eine zwischen dem Teilpol 24 (s) des stationären Pols 21., und dem Läuferpol 18,-(S) wirkende Abstoßungskraft aufgehoben. Weitere zwischen verschiedenen Kombinationen von Polen wirkende Anziehungsund Abstoßungskräfte können vorhanden sein, sind jedoch genügend klein, um außer Betracht gelassen zu werden. Nach Ablauf einer Periode von ΤΓ/2 des Erregerstroms sind die Teilpole 22, 23, 24 und 25 auf 0, N, 0 bzw. S wie

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in Pig. 19B dargestellt erregt. Dann stößt der Teilpol 23 (N) des stationären Pols 2O₁ den Läuferpol I9, (N) ab und übt eine Antriebskraft auf den Läufer 14 nach links in Fig. I9B aus. Der Teilpol 23 (N) des stationären Pols 20g zieht den Läuferpol 18.,(S) an, der Teilpol 25 (s) des stationären Pols 21« stößt den Läuferpol I8j, (S) ab, und der Teilpol 25 (S) des stationären Pols 21, zieht den Läuferpol 19,- (N) an. Alle diese Kräfte vermitteln dem Läufer 14 einen Antrieb nach links, und daher dreht sich der Läufer 14 nach links, bis er eine stabile Lage wie in Pig. 19B¹ gezeigt erreicht, in welcher Lage der Teilpol 23 (N) des stationären Pols 20p mit demLäiferpol 18, (S) ausgerichtet ist und diesen anzieht, und weiter der Teilpol 25 (S) des stationären Pols 21, mit dem Läuferpol 19c (N) ausgerichtet ist und diesen anzieht.

Nach Ablauf einer weiteren Periode von ΤΓ/2 sind die Teilpole 22, 23, 24 und 25 auf S, 0, N bzw. 0 wie in Fig. I9G gezeigt erregt. Jetzt tritt eine Wirkung zwischen dem Teilpol 22 (s) des stationären Pols 20, und dem Läuferpol IS₁ (S) zwischen dem Teilpol 22 (S) des stationären Pols 20g und dem Läuferpol 19_g (N), zwischen dem Teilpol 24 (N) des stationären Pols 21^ und dem Läuferpol I9, (N) und zwischen dem Teilpol 24 (N) des stationären Pols 21-, und dem Läuferpol 18(- (S) auf. Alle diese Wirkungen vermitteln dem Läufer 14 einen Antrieb nach links, und der Läufer 14 dreht sich daher in die Fig. 19C* gezeigte stabile Lage. In dieser Lage ist der Teilpol"22 (S) des stationären Pols 20p mit dem Läuferpol 19₂ (N) ausgerichtet und zieht diesen an, wie es auch mit dem Teilpol 24 (N) des stationären Pols 21, mit dem Läuferpol 18₅ (S) der Fall ist.

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Nach einer weiteren Periode von ΤΓ/2 sind die Teilpole 22, 23, 24 und 25. auf 0, N, O bzw. S wie in Fig» 19B· gezeigt erregt. Der Läufer 14 wird weiter auf die eben beschriebene Weise nach links angetrieben,, bis er eine stabile Lage wie in Fig., 19D* gezeigt- erreicht. Maoh Ablauf der nächsten Periode von lt/2 ,. oder wenn ein Zyklus des Erregers trams vollendet, ist, nimaitiliie Erregung der Teilpole im Ständer den ursprünglichen Zustand ein, wie es aus dem Vergleich eier Figv 19E und 19A zu erkennen ist, und der Läufer 14 wird in die in Fig. l9E^f gezeigte Lage angetrieben.

Auf diese Weise bewegt sich der Läufer 14 während eines Zyklus der Erregung des Ständers um einen Betrag, welcher 2/3 der Teilung seiner Pole entspricht. Da 10 Pole auf dem Läufer vorgesehen sind, wird die Zahl der Umdrehungen 1/15 der Frequenz des der Erregerspule zugeführten Stromes, wodurch sich die gleiche Wirkung ergibt, wie sie mit der oben beschriebenen Wahl von 2:3 oder 2:5 für das Verhältnis der Zahl der stationären Pole zu der Zahl der Läuferpole erreicht worden ist. Daher wird mit dieser Ausführungsform ebenfalls für die gleiche Anzahl von stationären Polen eine Drehzahl erreicht, welche um den Faktor 5 kleiner als die Drehzahl eines konventionellen Hysteresemotors ist.

Es ist nur erforderlich, daß das Verhältnis der Zahl der stationären Pole zu der Zahl der Läuferpole 3:5 bleibt, während die Zahl der stationären Pole und der Läuferpole ansich vergrößert werden kann.

Der Läufer 14 kann einen Permanentmagneten umfassen, der zwischen einem Paar Magnetplatten geschichtet ange-

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ordnet ist, auf welchen wie in Fig. 4 und 6 dargestellt Pole ausgebildet sind. Alternativ kann er einen ringförmigen Magneten mit abwechselnden N-Polen und S-Polen mit gleichen Winkelabständen entlang dessen Umfang angeordnet umfassen^ wie es in Fig. 20 gezeigt ist, so daß eine wegragende Polstruktur vermieden wird. Der zentrale Teil des ringförmigen Magneten ist z.B. mit einem synthetischen Harzmaterial gefüllt.. Wie in den Fig. 21 und 22 dargestellt ist der Läufer 14 konzentrisch in dem Spulenkörper 32 angeordnet., und als Magnetplatten 2.6 und 2.8 können scheibenförmige Hinge verwendet werden. Stationäre Pole .20 und 21 werden durch Wegbiegen von den Ringen derart ausgebildet, daü sie axial von dem inneren Umfang der Ringe aus verlaufen und zwischen dem Läufer 14 und dem inneren Umfang des Spulenkörpers 32 angeordnet sind. Diese Anordnung kann verwendet werden, um einen flachen Motor vorzusehen, und sie ist anwendbar auf ein Verhältnis der Zahl der Pole des Ständers zur Zahl der Läuferpole von 2:J>, 2:6, 2:5 oder 2:10.

Für jede der oben beschriebenen Ausführungsformen läßt sich die Versorgung für die Erregerspule 33 ^aus einer kommerziellen Energieversorgung oder einem konventionellen Oszillator entnehmen. Die Erregerspule kann aus einer zweiphasigen Wechselstromquelle erregt werden. Z.B. kann ein astabiler Multivibrator wie in Fig. 23 gezeigt mit Transistoren βθ und 61 aufgebaut sein, und die Erregerspule 33 kann in zwei Teile 33a und 33b unterteilt sein, um sie als Last in den Kollektorkreis der entsprechenden Transistoren 6o und 61 schalten zu können. Diese Teile 33a und 33^b der Erregerspule 33 sind mit einander entgegengesetztem Winkelsinn auf den Spulenkörper 32 gewickelt, und ihre mit den Kollektor zu verbindenden Enden sind mit den Klemmen 35 und 36 verbunden, während ihr mit einer Energieversorgung zu ver-

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bindender Verbindungspunkt mit einer dritten Klemme verbunden ist, welche zusätzlich auf dem Klemmbrett 34 vorgesehen ist.

Ein numerisches Beispiel soll'unter Bezugnahme auf Pig. 24 gegeben werden. Das gezeigte Beispiel umfaiit einen Läufer 14 der in Fig. 20 gezeigten Art mit ringförmigen Magneten und hat fünfzehn N-PoIe und fünfzehn S-PoIe. Drei Paare von stationären Polen 20 und 21 mit einer Gesamtzahl von zwölf Teilpolen sind vorgesehen. Eine einzige abschirmende Scheibe 30 wie in Fig. 16 gezeigt wird verwendet, deren Umfang gegen eine auf der inneren Umfangsflache des Gehäuses 8 ausgebildete Stufe 63 gehalen wird.= Das innere Ende des Deckels hält die abschirmende Scheibe 30 gegen die Stufe 63. In der Kupplungshülse 45 sind Lager 64 und 65.zum drehbaren Lagern der Welle 11 des Läufers angebracht. Ein Schmiermittelspeicher 66 wie z.B. ein ringförmiges Filzteil ist in dem Raum zwischen den Lagern 64 und 65 vorgesehen. Die Welle 11 ragt außen nur durch den Deckel 10 und ist an einer Stelle außerhalb des Gehäuses mit einem Stift 67 zum Verhindern einer axialen Bewegung versehen.

Der Läufer 14 wird von einem Permanentmagneten aus Bariumferrit mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Dicke von 3,6 mm gebildet. Die abschirmende Scheibe 30 ist 1,4 mm dick. Die Erregerspule 33 hat 12 000 Windungen aus einem Draht mit 0,4 mm Dicke und einen Widerstand von 6,6 k-D-. Der Motor arbeitet mit einer Erregerspannung von 100 V, 50 Hz, mit einer Drehzahl von 200 l/min., einer Ausgangsleistung von 7 gom, und der Leistungsverbrauch im Leerlauf ist 1 W. Die minimale Anlaufspannung beträgt 75 V, bei einem Minimum von 20 V bleibt der Motor stehen. Der Motor läßt sich mit einer Spannung im Bereich von 80 bis II5 V

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betreiben. Wenn die Versorgungsfrequenz auf 60 Hz geändert wird, nimmt die Drehzahl auf 240 l/min zu.

Mit der Erfindung ist somit ein Motor für niedrige Drehzahl und mit kleinen Abmessungen geschaffen worden, welcher genau in Synchronismus mit der Frequenz des Erregerstroms arbeitet. Der Motor hat eine verringerte Zahl von Läufer- und Ständerpolen und laßt sich leicht herstellen. Falls gewünscht ist eine Miniaturisierung möglich. So kann der Motor in einer Vielzahl von Geräten ohne Verwendung eines Reduktionsgetriebes verwendet werden, und er ist besonders geeignet für die Verwendung in Armband- und anderen Uhren.

Während die Erfindung mit Bezug auf besondere Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich für den Fachmann, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen der Erfindung möglich sind, und alle solche Änderungen und Modifikationen sollen im Rahmen der Ansprüche in den Bereich der Erfindung fallen.

Kurz zusammengefaßt sind nach der Erfindung eine Mehrzahl von stationären Polen, die jeweils aus einem Paar Teilpolen bestehen, gegenüber einer Mehrzahl von Läuferpolen in Form von Magnetpolen angeordnet. Das Verhältnis der Zahl der stationären Pole zu der Zahl der Läuferpole wird alternativ zu 2:3, 2:5 oder ,5:5 gewählt. In der Anordnung der stationären Pole wird ein umlaufendes magnetisches Feld erzeugt, und der Läufer nimmt für jedes Intervall von Tf/2 dessen Periode eine stabile Lage ein, in welcher mindestens ein Satz eines stationären Teilpols und eines Läuferpols umgekehrter Polaritäten, welche sich gegenseitig anziehen, auftritt.

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In dieser Lage tritt weiter eine gerade Anzahl von Sätzen eines Teilpols eines stationären Pols und eines Läuferpols auf, welche die gleiche Polarität haben, in der Winkellage gegeneinander verschoben sind und einander abstoßen, wobei diese verschiedenen Sätze ein Gleichgewicht zwischen ihrer auf den Läufer wirkenden Drehwirkung erzeugen.

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Claims

- 29 - ' Patentansprüche

1.J Synchronmotor niedriger Drehzahl mit einem Läufer, welcher mit einer Mehrzahl von Magnetpolen als" Laufer~ polen mit gleichen WinkelabstEnden zueinander um eine Welle angeordneten ausgebildet ist, und mit einem Ständer, welcher eine Mehrzahl gegenüber den Magnetpolen in dem Läufer und mit gleichem Abstand zueinander in bezug auf die Welle angeordnete stationäre Pole aufweist, wobei jeder der stationären Pole aus einem Paar in Drehrichtung des Läufers mit Abstand zueinander angeordneten Teilpolen besteht und der Ständer zum Erzeugen eines umlaufenden Feldes über der Anordnung der stationären Pole eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Zahl der Läuferpole (18, 19) verschieden von der Zahl der stationären Pole (20, 21) ist, und daß in einer stabilen Lage des Läufers (l4) wenigstens ein Satz aus winkelmäßig zusammenfallenden und einander anziehenden Teilpolen (22, 23, 24, 25) des Ständers und Läuferpolen (18, 19) entgegengesetzter Polarität sowie eine gerade Zahl von Sätzen einander abstoßender Teilpole (22, 23, 24, 25) und Läuferpole (18, I9) gleicher Polarität, welche winkelmäßig knapp gegeneinander verschoben sind, auftreten, wobei die gerade Zahl der einander abstoßenden Sätze entsprechende einander aufhebende Drehwirkungen auf den Läufer (14) erzeugt. '

2. Synchronmotor niedriger Drehzahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Zahl der stationären Pole (20, 21) zu der Zahl der Läuferpole (18, I9) zu 2:J gewählt ist.

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f. I ν» /

3. Synchronmotor niedriger Drehzahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Zahl der stationären Pole (20, 21) zu der Zahl der Läuferpole (18, 19) zu 2:6 gewählt ist, und daß die Läuferpole (18, 19) aus einer Anordnung abwechselnder N- und S-PoIe bestehen,

h. Synchronmotor niedriger Drehzahl nach Anspruch l_f dadurch g e k en η ζ ei c h η e t V daß das Verhältnis der Zahl der stationären Pole (20, 21) zu der Zahl der Läuferpole (18, 19) zu 2:5 gewählt ist.

5. Synchronmotor niedriger Drehzahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis der Zahl der stationären Pole (20, 21) zu der Zahl der Läuferpole (18, I9) zu 2:10 gewählt ist, und daß die Läuferpole (18, I9) aus einer Anordnung abwechselnder N- und S-PoIe bestehen.

6. Synchronmotor geringer Drehzahl nach Anspruch 1, dadurch gekennze lehne t , daß das Verhältnis der Zahl der stationären Pole (20, 21) zu der Zahl der Läuferpole (18,19) zu 3:5 gewählt ist, und daß die Läuferpole (18, 19) aus einer Anordnung abwechselnder N- und S-PoIe bestehen.

7. Synchronmotor niedriger Drehzahl nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennze i chnet, daß eine Hälfte des Läufers (14) mit einer Mehrzahl von S-Polen und die andere Hälfte des Läufers (14) mit einer Mehrzahl von N-Polen ausgebildet ist, die N- und S-PoIe eine gemeinsame Teilung aufweisen und gegeneinander um die Summe aus einem ganzen Vielfachen der Teilung und einer halben Teilung verscho-ben sind. ' ' . .'"■ , · V

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