DE2337905A1

DE2337905A1 - Selbstanlaufender synchronmotor mit dauermagnetlaeufer

Info

Publication number: DE2337905A1
Application number: DE19732337905
Authority: DE
Inventors: August Dipl Ing Spiesberger
Original assignee: GERHARD BERGER FABRIKATION ELE; GERHARD BERGER FABRIKATION ELEKTRISCHER MESSGERAETE
Current assignee: Gerhard Berger & Co KG Fabrik Elektrischer Ge GmbH
Priority date: 1973-07-26
Filing date: 1973-07-26
Publication date: 1975-02-13
Also published as: US3978356A

Description

Fabrikation elektr. Meßgeräte

763 Lahr, Bergstr. 34

Seibstanlaufendar Synchronmotor mit Dauermagnetläufer

Die Erfindung betrifft einen mehrpoligen Synchronmotor in Wechselpol-Bauart mit ganz oder teilweise bewickelten ausgeprägten Statorpolen und einem Dauermagnetläufer. Der erfindungsgemäße Motor kann als Zweiphasenmotor, Kondensatormotor, Drehstrommotor oder als Schrittmotor verwendet werden«

Es gibt zwar viele Ausführungen von Motoren dieser Bauart. Sie weisen jedoch verschiedene Mangel, vor allem in Bezug auf Baugröße, Leistungsgewicht und Herstellungskosten auf.

Bei den im allgemeinen Motorenbau üblichen, am inneren Stator— umfang abwechselnd angebrachten, Phasenwicklungen W und W Fig. ergeben sich beim Betrieb mit gepolten Dauermagnetläufern, bedingt durch das Läuferträgheitsmoment, sehr große Anlauf- und Startschwierigkeiten, da bei gleichen Verhältnissen der Schrittwinkel und die Startbeschleunigung des Läufers zu groß wird.

Bei dem heute oft angewandten Synchronmotorprinzip nach Fig.2, wobei zwei Statoren 1 und 2 achsial hintereinander angeordnet sind, erhält man eine verhältnismäßig große Motorbaulänge und einen mechanisch ungünstigen Aufbau.

509807/00 8 0

-2- 2337S05

Die vorliegende Erfindung soll daher dazu beitragen, einen derartigen Motor in seinem Volumen zu verkleinern, die Montage . zu vereinfachen, den elektromechanischen Wirkungsgrad zu verbessern und die Herstellungskosten zu sanken. Dies wurde erreicht, indem die Vorteile des mechanisch günstigeren Aufbaus des Motors nach Fig. 1 und die des elektromagnetisch und startdynamisch wesentlich besseren Motors nach Fig. 2 in einem Motor mit einem einzigen Statorkörper vereinigt wurden.

Der prinzipielle Aufbau eines derartigen erfindungsgemäßen Einstator-Motors wird in Fig. 3 gezeigt. Die Statorpole sind hierbei radial in zwei Polgruppen 3 und 4 derart am inneren Statorumfang angeordnet, daß sich zwischen den beiden Polgruppen ein mechanischer Versatzwinkelcf ergibt. Die Wicklungen auf den einzelnen Statorpolen können innerhalb der Polgruppen in Reihe oder parallel geschaltet werden. Die Phase 5 Fig. 5 wird mit der Wicklung W3 der Polgruppe 3 und die um ca. 9o elektrische Grad verschobene Phase 6 mit der Wicklung W4 der Polgruppe 4 verbunden.

Um beim Zweiphasen-Motor ein Kreisdrehfeld und damit die günstigsten Betriebseigenschaften zu erhalten, muß bei idealen magnetischen und elektrischen Verhältnissen'^'=9o° der Winkel ι£»9α/ρ° sein, wobei ρ die Polpaarzahl des Läufers bedeutet. Außerdem gilt für Zweiphasen-Motoren bekanntlich das Gesetz, wonach die Summe aus mechanischem Versatzwinkel ei und dem elektrischen Winkel ^zwischen

*i* ^· Cl

den beiden Statorflüssen £ « und φ ₂ ^en Wert von 18o haben soll.

Beim Zweiphasen-Kondensatormotor hängt jedoch der elektrische Phasenverschiebungswinkel 3Tstark von der Motorbelastung, der Netzspannung und dem Kondensatorabgleich ab.■Es entsteht dadurch im allgemeinen ein mehr oder weniger starkes von den obigen Größen abhängiges ellyptisches Drehfeld.

509807/0080

2337305

Um trotzdem gute Starteigenschaften zu erhalten, hat es sich beim erfindungsgemäßen Motor als sehr vorteilhaft gezeigt, den -Versatzwinkel zwischen den beiden Polgruppen den elektrischen urid¹ schaltungstechnischen Daten anzupassen und erfindungsgemäß den mechanischen Polversatzwinkel bei m PhasencT=18o/m.p+£. zu machen.

Damit man eine mechanisch und magnetisch günstige räumliche Anord~ nung der Statorpole erhält, ist es zweckmäßig, den Versatzwirikel urn den Betrage zu vergrößern Fig. 4. Der Wirikalbetrag von6 ist abhängig von den elektromagnetischen Eigenschaften des Motors und kann zwischen O undcf/2 liegen.

Bei der bisher beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung entsteht bei gleicher Anzahl von Statorpolen je Polgruppe auf der einen Seite eine große Pollücke 7a.

Es ist daher möglich, in dieser Pollücke einen weiteren Statorpol 7 Fig. 6 unterzubringen und denselben einer Polgruppe elektrisch zuzuordnen, wobei es für Reversierbetrieb mit symmetrischem Drehmomentbedarf und Ruhiglauf des Motors zweckmäßig ist, die Statorwicklungen 8 der Polgruppen 3 und 4 so zu bemessen, daß der Strom in ihnen und der Phasenwinkel zwischen Wicklungsspannung und Wicklungsstrom in beiden Polgruppen möglichst gleich werden. Die Wickeldaten der Stator spulen 8 a, 8b werden dann nur innerhalb der Polgruppe gleich sein.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den zusätzlichen Statorpol 7 für eine getrennte Gleichstrombremsung zu benützen, um das nach dem Abschalten des Motors an sich schon vorhandene, vom Dauerraagnetläufer erzeugte, magnetische Haltemoment zu verstärken.

Selbstanlaufende Mehrphasen-Synchronmotoren mit Dauermagnetläufer für eine Wellenleistung ab etwa Io Watt müssen, bedingt durch das mit der Leistung sehr schnell anwachsende Läuferträgheitsmoment

509 8 0 7/0080

~⁴" 23379Ό5

mit großer Läuferpolzahl, d.h. als Langsamläufer ausgeführt werden. In diesem Falle ist es zweckmäßig, sowohl in mechanischer als auch in elektromagnetischer Hinsicht jeder Phase zwei Oder mehrere Polgruppen zuzuordnen und am Statorumfang symmetrisch zu verteilen Fig.8.

Selbstverständlich lassen sich auf ähnliche Weise auch Statoren für Drehstrommotoren herstellen. Einen derartigen Statorschnitt für Dreiphasenmotoren ist in Fig.7 dargestellt. Sie zeigt z.B. drei Polgruppen 9, Io, 11 mit je 3 Sinzelpolan bzw. unter Einbeziehung der zwei strichpunktierten Pole zwei Gruppen zu vier und eine Gruppe zu drei Polen. AuscT=18o/m-p ergibt sich für p=6 ein Gruppenversatzwinkel von lo°.

Jeder Motor, hergestellt nach der erfindungsgemäßen Anordnung der Statorpolgruppen, eignet sich auch für Schrittbetrieb und kann daher auch bei angepaßter Wicklung als Schrittmotor eingesetzt werden.

Bei geeigneter Ansteuerung kann der Motor auch als kollektorloser Gleichstrommotor betrieben werden.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß

1. gegenüber den bisher allgemein angewandten Konstruktionen nach Fig.2 bei sonst gleichen elektrischen und mechanischen Daten die Zahl der Statorerregerspulen, Spulenköpfe, Verbindungsleitungen und innere Lötstellen auf weniger als die Hälfte reduziert werden kann.

2. der Rotor im Aufbau wesentlich vereinfacht wird, weil nur ein Rotormagnet vorhanden ist und kein Polversatzwinkelö zwischen den zwei Magneten entsprechend Fig.2 eingestellt werden muß.

5 -

5 0 9807/0080

3. nur ein einziger Statorblock aus den Statorblechen zusammengefügt werden muß.

4. keine Distanzelemente zwischen den Statorblöcken benötigt werden und der Motor damit mechanisch stabiler wird.

5. die Baulänge des Motors insgesamt verkleinert wird.

6. die Herstellungskosten erheblich herabgesetzt werden können.

Die technischen und wirtschaftlichen Vorteile sind damit bei dem Motor nach vorliegender Erfindung ganz erheblich.

509807/0080

Claims

Patentansprüche

1.jMehrphasen-WechselOol-Synchranmotor mit Dauermagnetläufer und ganz oder teilweise bewickelten ausgeprägten Statorpolen, PoI-paar.ia'hl größer it 3 dadurch gekennzeichnet, daß nur ein geschichteter Statorkörper verwandet wird, die Statorpole je Phase zu einer Polgruppe mit abwechselnden Nord-Südpolen zusammengefaßt werden und gruppenweise am innern des Statorumfanges so angeordnet sind, daß zwischen den Polgruppen der m Phasen ein mechanischer Versatzwinkelc/»18o/mp+£ entsteht und der Polteilungswinkel Lp beim Stator und Läufer gleich sind oder nur wenig.voneinander abweichen.

2. Mehrphasen-Wechselpol-Synchronmotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelg zwischen O undcT/2 liegen kann.

■ 3. Mehrphasan-Wechselpol-Syachronmotor nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß bei 2p Läuferpolen der Stator 2p—m ausgeprägte Statorpole besitzt.

4. Mehrphasen-Wechselpol-Synchronmotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß bei 2p Läuferpolen der Stator 2p-m+l oder 2p-m+2 ausgeprägte Statorpole besitzt.

5. Mehrphasen-Wechselpol-Synchronmotor nach Anspruch 1 bis 4 dadurch

gekennzeichnet, daß alle Statorpolwicklungen gleich sind.

6. Mehrphasen-Wechselpol-Synchronmotor nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Statorwicklungen nur innerhalb der Polgruppen gleich sind.

509807/0080

23379Ό5

7. Mehrphasen-Wechselpol-Synchronmotor nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Motor bei angepaßter Wicklung auch als Schrittmotor eingesetzt werden kann.

8. Mehrphasen-Wechselpol-Synchronmotor nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Motor bei geeigneter Steuerung auch als kollektorloser Gleichstrommotor laufen kann.

509807/0 08 0

U.rf.it.