DE2321918C3 - Kleinsynchronmotor - Google Patents

Description

geometrische Grade und die Pole der anderen Gruppe um

_,. (270° - \/2ß + η ■ 360°)

geometrische Grade versetzt sind, wobei ρ die Anzahl Polpaare, β den Verschiebungswinkel zwischen Haupt- und Hilfspolen und η = 0, 1, 2 ... bedeuten.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Statorteile an ihrem Umfang der mechanischen Verbindung, gegenseitigen Positionierung und dem magnetischen Rückschluß dienende, außerhalb ihrer Ansatzstelle ebene, ausschließlich durch Biegeoperationen erstellbare Lappen (11, 12) aufweisen, welche Lappen (11, 12) einen im wesentlichen geschlossenen Gehäusemantel bilden und in entgegengesetzter Richtung ineinandergreifen.

3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Lappen (11, 12) eine bestimmte Stellung zu dem Polsystem (5, 6) des Statorteils einnimmt.

4. Motor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Statorteil zwei L-förmige, aus ebenen, rechtwinklig stehenden Teilen bestehende Verbindungslappen (15) aufweist.

5. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierungsbzw. Befestigungsmittel (7, 8, 10 und 11, 12, 13, 14) für die beiden Statorteile symmetrisch zur Umklappungsachse (2) angeordnet sind.

6. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spulenkörper zur Positionierung der Statorhälften dient.

7. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Spulenkörper Befestigungsmittel, ζ. Β. ösen (9), für den Motor angespritzt sind, die zwischen den beiden Statorteilen herausragen.

8. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorteile in der Mittelradialebene des Motors aneinanderstoßende Radialflansche (15) aufweisen, die der Verbindung der beiden Statorteile und der Motorbefestigung in der Umklappungsachse (2) dienen.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kleinsynchronmotor mit nur zwei gleichen, je aus einem einzigen Blechstück bestehenden Statorfeilen, die mit ein und demselben Werkzeug herstellbar sind und deren ausgeprägte Pole aus den Blechstücken ausgeklinkt sind unu im Bereiche des Rototrs axial ineinandergreifen. Ein derartiger Kleinsynchronmotor ist aus der US-PS 24 21 906 bekannt, in welchem die ausgeprägten Pole in gleichmäßigem Abstand liegen. Es ist in diesem Falle

ίο einfach, die Lage der Pole in den gleichen Statorteilen vorzubestimmen. Es ist jedoch unmöglich, einen Kleinsynchronmotor mit Haupt- und Hilfspolen zu erstellen. Ein entsprechender Statoraufbau mit zwei gleichen Statorteilen und in gleichmäßigen Abständen liegenden ausgeprägten Polen ist für einen Generator aus der GB- PS 7 16 552 bekannt

Ein Kleinsynchronmotor mit gleichartigen Statorteilen ist auch aus der Deutschen Uhrmacherzeitung 1936, Nr. 50, Sonderdruck »Selbstanlaufende Synchron-Kleinstmotoren« bekannt, der mit Hilfspolen zum asynchronen Anlauf versehen ist, doch ist weder ersichtlich, ob die Statorteile wirklich identisch sind, noch ist für diesen Fall angegeben, wie die Haupt- und Hilfspolü anzuordnen sind.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine einfache Herstellung genau gleichartiger Statorteile mit ein und demselben Werkzeug auch für Kleinsynchronmotoren mit Haupt- und Hilfspolen, die ohne Rücklaufsperre in bestimmter Drehrichtung anlaufen, zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Es ist somit entscheidend, die Haupt- und Hilfspole bezüglich Positionierungsmitteln und bezüglich einer Umklappungsachse in bestimmten Stellungen anzuordnen, damit sie bei zusammengebauten Statorteilen die gewünschten Stellungen einnehmen.

Eine besonders einfache Ausführung des Werkzeugs zur Erstellung der Statorteile wird erzielt, wenn die Statorteile an ihrem Umfang der mechanischen Verbindung, gegenseitigen Positionierung und dem magnetischen Rückschluß dienende, außerhalb ihrer Ansatzstellen ebene, also ausschließlich durch Biegeoperationen erstellbare Lappen aufweisen, welche Lappen einen im wesentlichen geschlossenen Gehäusemantel bilden und in entgegengesetzter Richtung ineinandergreifen. Aus der CH-PS 4 91 525 ist es zwar bekannt, gleichartige Statorteile mit ineinandergreifenden Lappen auszubilden, doch dienen die Lappen nur der gegenseitigen Positionierung, und zur eigentlichen

so Verbindung der Statorteile ist noch ein zylindrischer Gehäusemantel erforderlich. Die Lappen sind nicht eben. Zwar zeigt die GB-PS 10 29 974 einen Kleinsynchronmotor, dessen einer Statorteil mit einem ebenen Befestigungsflansch versehen ist, aber damit war nicht die ebene Gestaltung der eigentlichen Verbindungslappen der Statorteile gegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine rein schematische, bekannte Polanordnung für einen Motor ohne Hilfspole zur Erläuterung der zugrundeliegenden Probleme.

F i g. 2 zeigt einen Statorteil eines ersten Ausführungsbeispiels in Stirnansicht, mit in strichpunktierten Linien angedeutetem Spulenkörper.

F i g. 3 ist ein Schnitt durch den Statorteil nach F i g. 2 und

Fig.4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Statorteils mit je zwei Haupt- und Hilfspolgruppen.

In F i g. 1 ist rein schematisch die Anordnung der Statorpole in einem Motor ohne Hilfspole, also mit gleichmäßig am Umfang verteilten Nord- und Südpolen dargestellt Der eine Statorteil sei mit Polen 1 versehen, die in Fi g. 1 mit Rechtecken bezeichnet sind. Damit die übrigen Pole auf einem genau gleich ausgeführten Statorteil liegen können, müssen nun die Pole 1 auf jedem Statorteil in einer ganz bestimmten Anordnung bezüglich einer Umklappungsachse 2 bzw. bezüglich einer dazu senkrechten Achse bzw. Umklappungsrichtung 3 liegen. Denkt man sich nämlich die Statorpole 1 um die Achse 2 umgeklappt, so müssen sie jeweils auf der gegenüberligenden Seite gerade in die Mitte zwischen vorhandene Pole fallen, denn die beiden gleichartigen Statorteile werden ja seitenverkehrt aufeinander gelegt und verbunden, wobei die Verbindung im allgemeinen symmetrisch zur Achse 3 liegen wird. Die obenerwähnte Bedingung wird nun erfüllt, wenn die Pole 1 von einem Punkt der Umklappungsachse 2 einen Abstand von 90 + π ■ 360 ode' 270 + η ■ 360 elektrischen Graden aufweisen. Allgemein ausgedrückt beträgt der geometrische Abstand der Pole von einem Punkt der Umklappungsachse

±90° + η · 360°

Dabei bedeuten η = 0, 1, 2, 3 ... und ρ die Anzahl Polpaare. Wie in F i g. 1 durch Kreise 4 angedeutet ist, fallen dann die Pole des umgeklappten, d.h. des seitenverkehrt angeordneten Statorteils symmetrisch zwischen die Pole 1. Die richtige gegenseitige Drthlage der beiden Statorteile kann durch geeignete Positionierungsmittel, z.B. durch die Befestigungsmittel der beiden Statorteile, sichergestellt sein.

F i g. 2 und 3 zeigen eine praktische Ausführung eines Motors mit Hilfspolen. Jeder Statorteil, von welchen in F i g. 2 und 3 der eine dargestellt ist, weist eine Gruppe von vier Polen 5 auf, die am dargestellten Statorteil z. B. als Nebenpole wirken und die mit einer nicht dargestellten Kurzschlußscheibe belastet sind. Diese Pole sind in üblicher Weise aus dem Statorblech geklinkt, das einseitig Kerben 7 zur Aufnahme von Verbindungszähnen 8 des anderen Statorteils bzw. der anderen Statorseite aufweist. In F i g. 2 ist strichpunktiert ein Spulenkörper angedeutet, der zwischen die Statorteile eingelegt ist und mit ösen 9 zur Befestigung des Motors versehen ist. Die Zähne 8 sind an Lappen 10 befestigt, die den Spulenrdum saitlich überdecken und abschließen.

Die Pole 6 sollen in der üblichen Weise gegenüber den Polen 5 um einen Winkel β verschoben sein, der durch die elektrische Phasenverschiebung ψ gegeben Ist-Praktisch beträgt dieser Winkel β bei Kleinsynchronmotoren mit richtungsbestimmtem Selbstanlauf etwa 130—140 elektrische Grade. Die Gruppen von Polen 5 und 6 dürfen sich also nicht symmetrisch bezüglich der

ίο Umklappungsachse 2 gegenüberliegen, sondern sie müssen eine zusätzliche gegenseitige Verschiebung erfahren. Mit anderen Worten kann der mittlere Pol 6 nicht symmetrisch bezüglich der Achse 3 und die beiden mittleren Pole 5 nicht symmetrisch zur Achse 3 liegen.

Geht man jedoch von dieser gedachten symmetrischen Anordnung aus, so ist einzusehen, daß die Pole der beiden Gruppen bei der Vereinigung der Statorteile auch dann noch richtig ineinandergreifen, wenn man beide Gruppen aus der gedachten symmetrischen Lage um je einen gleichen Winkel γ in entgegengesetztem Sinne drehi.

Aus diesen Überlegungen läßt sich die Lage der Umklappungsachse 2 bzw. Umklappungsrichtung 3 bezüglich der Haupt- und Hilfspolgruppen ermitteln.

r> Die Pole der einen Polgruppe (z. B. der Hauptpole) sind von einem Punkt der Umklappungsachse 2 um den Winkel

30 /ι · 360

• 360° \
/' J

geometrische Grade und die Pole der anderen Polgruppe (z. B. der Hilfspole) um

3Ϊ

ISO⁰ + /)· 360°

geometrische Grade verschoben anzuordnen. Dabei bedeuten ρ die Anzahl Polpaare des vollbesetzten Stators und η = 0,1, 2, 3 ... Der Winkel γ kann hierbei innerhalb der geometrisch möglichen Grenzen beliebig gewählt werden, um die Polverschiebung den elektrischen Erfordernissen anzupassen. Es kann insbesondere eine totale elektrische Polverschiebung entsprechend dem Winkel β = 180° -φ, wobei φ die Phasenverschiebung des Hilfsfeldes ist, erfolgen. Es ergibt sich dann:

Y =

Y +

180°-	β	90u	2	P	■ß	360°	• ;;	90°	1 ~Ύβ	+ 360°	• η
2 P			°-ß
360? ■	η	180	■ +

2 P

Y +

180°

360° · η _ 180°- β

180°

360^c

Zusammengehörige Befestigungsmittel (7, 8) für die beiden Statoren sollen dabei spiegelbildlich zur Umklappungsachse oder direkt auf derselben liegen.

Für Motoren mit je zwei Haupt- und Hilfspolgruppen gelten dieselben Regeln. Da diese Regeln für benach-270° - — >»+360^c
P

barte Hilfs- und Hauptpolgruppen gelten.wie oben für nur zwei Polgruppen nachgewiesen ist, müssen sie auch für je zwei Polgruppen gelten. Sind einmal die Lagen der Pole von zwei Gruppen festgelegt, so können auch die übrigen Pole in den beiden verbleibenden Quadran-

ten von der Umklappungsachse her mit umgekehrtem Vorzeichen bestimmt werden. Bei den üblichen Statoren mit gerader Polzahl Z = η ■ 2p können von den Polen der zuerst ermittelten beiden Quadranten nur Diagonalen gezogen werden, um die Pole in den übrigen Quadranten zu finden.

Fig.4 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel mit je zwei Haupt- und Hilfspolgruppen.

Der Statorteil gleicht demjenigen nach F i g. 2 und 3. Abgewinkelte Lappen 11 und 12, die bei vereinigten Statorteilen den Gehäusemantel und magnetischen Rückschluß ergeben, sind mit Zähnen 13 versehen, die bei vereinigten Statorteilen in Kerben 14 greifen und darin vernietet sind. Der Statorteil ist mit aus der Ebene des Statorbleches einwärts gebogenen Befestigungswinkeln mit radial stehenden Flanschen 15 versehen. Diese Flansche 15 der beiden vereinigten Statorteile liegen aufeinander mit sich deckenden Befestigungslöchern 16.

Wie in F i g. 1 sind in F i g. 4 die Pole des dargestellten Statorteils schematisch als Rechtecke, die Pole des anderen, spiegelbildlich bezüglich der Umklappungsachse 2 angeordneten Statorteils mit Kreisen bezeichnet. Dabei seien beispielsweise die Pole 5' Hauptpole und Pole 6' Hilfspole. Auch die Pole 5" und 6" sind Haupt- bzw. Hilfspole, obwohl die Pole 5" zur Hauptsache aus der Umklappung der Pole 6' hervorgehen.

Die Pole sind bezüglich der Umklappungsachse 2 gemäß den obenerwähnten Regeln angeordnet. So beträgt der Abstand des in Fig.4 dem oberen Ast der Umklappungsachse 2 benachbarten Pols 6' von derselben 10°, während der Abstand des benachbarten Pols 5' 25° beträgt. An der diametral gegenüberliegenden Grenze zwischen Haupt- und Hilfspolgruppen ist die Anordnung spiegelbildlich. Der Winkel γ = 10° entspricht einem elektrischen Winkel von 120°.

In der Praxis, d. h. unter Berücksichtigung der in Kleinsynchronmotoren tatsächlich erzielten Phasenverschiebungen φ fällt dieser Winkel normalerweise erheblich kleiner aus. Zum Beispiel bei β = 120° ergibt sich

möglich sein, da er zu nahe am spiegelbildlich liegenden Pol des anderen Statorteils stehen wird. Die der Umklappungsachse benachbarten Pole werden dann in den Abständen

bzw.

Y =

180° - B

60°

= 2.5^C

Es wurde jedoch im Interesse einer übersichtlichen Darstellung in F i g. 4 ein größerer Winkel gewählt In der Praxis wird dann allgemein ein im Abstand γ von der Umklappungsachse entfernter Pol geometrisch nicht von derselben liegen müssen.

Es sind verschiedene Ausführungsvarianten möglich. So können bei einer Ausführung gemäß Fig.4 die Befestigungsflansche 15 zugleich zur Verbindung der beiden Statorteile dienen. Bei den dargestellten Ausführungsformen ist angenommen, daß die gegenseitige Winkellage der beiden Statorteile durch ineinandergreifende Verbindungsmittel vorbestimmt sei. Es ist jedoch auch möglich, z. B. rotationssymmetrische Statorteile durch Mittel zu verbinden, die die Winkellage der Statorteile nicht ohne weiteres bestimmen. Es können dann andere, nicht direkt der Verbindung dienende Referenzmarken vorgesehen sein, welche den richtigen Zusammenbau gewährleisten, z. B. eine Spule mit Führungsnuten für die Statorpolzähne.

Bei der Ausführung nach F i g. 4 ist angenommen, daß beide Hilfspolgruppen mit Kurzschlußringen zur Phasenverschiebung des Flusses versehen sind. Es ist jedoch auch möglich, nur in einem Statorteil Kurzschlußringe oder -scheiben anzuordnen.

Bei Ausführung des Motors mit nur einem Rotorlager kann es nachteilig sein, an beiden Statorteilen Mittel zum Anbringen eines Lagers vorzusehen und dann nur einen mit einem Lager auszurüsten. Das Rotorlager kann in diesem Falle vorzugsweise am Spulenkörper

■to angebracht werden.

Bei der Ausführung der Statorteile nach F i g. 2 und 4 können die äußeren, abgewinkelten Partien der Verbindungslappen 10 bzw. 11 noch weggelassen werden, um eine besonders einfache Herstellung zu erzielen.

Die als magnetische Rückschlüsse dienenden Verbindungslappen 10 bzw. 11 können vorzugsweise je im Bereich einer Haupt- bzw. Hilfspolgruppe liegen, damit jeder Rückschluß im wesentlichen nur Hauptfluß oder Hilfsfluß führt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Kleinsynchronmotor mit nur zwei gleichen, je aus einem einzigen Blechstück bestehenden Statorteilen, die mit ein und demselben Werkzeug herstellbar sind und deren ausgeprägte Pole aus den Blechstücken ausgeklinkt sind und im Bereiche des Rotors axial ineinandergreifen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Statorteil Haupt- und Hilfspole aufweist und daß die Pole bezüglich Positionierungsmitteln (7,8,10 und 11,12,13,14) und einer Umklappungsachse (2) in einer bestimmten Winkelstellung angeordnet sind, wobei die Pole der einen Art von einem Punkt der Umklappungsachse (2) um

+ (90° - 1/2/? + /ι 3b0°)
P