DE2359070B2 - Synchronmotor - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Synchronmotor mit einem ersten Permanentmagnetrotor, der mehrere Magnetpole aufweist, einem zweiten Permanentmagnetrotor, der dieselbe Zahl von Magnetpolen wie der erste Permanentmagnetrotor aufweist und neben dem ersten Permanentmagnetrotor so angeordnet ist, daß der tweite Permanentmagnetrotor sich in einer Richtung entgegengesetzt zu dem ersten Permanentmagnetrotor dreht, wobei er magnetisch mit dem ersten PermanentiTidgnetrotor gekoppelt ist, und mit wenigstens einer Feldspule, die derart angeordnet ist, daß sie einen Teil von wenigstens einem der zwei Permanentmagnetrotoren umgreift. Ein derartiger Synchronmotor ist Gegenstand eines älteren Vorschlages gemäß der DT-OS 23 26 868.

Aus der japanischen Auslegeschrift 8 761 von 1968 ist ein kleiner Synchronmotor bekannt, der selbst starten kann, wenn eine kernlose Feldspule erregt wird, und der einen Permantmagnetrotor an einer Position aufweist, die gegenüber der inherenten Ruhelage verschoben ist (auf der Mittellinie des magnetischen Feldes). Bei diesem Synchronmotor wird ein einziger Permanentmagnetrotor verwendet, der im Ruhezustand des Motors durch einen stationären Permanentmagneten an einer Position gehalten wird, die gegenüber der inherenten Ruhelage verschoben ist. Der bekannte Synchronmotor kann auf Grund seines konstruktiven Aufbaus nicht zuverlässig von selbst gestartet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Synchronmotor mit Permanentmagnetrotoren zu schaffen, der einen zuverlässigen Selbststart gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Synchronmotor der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Synchronmotor ferner ein magnetisches Polstück aufweist, das neben wenigstens einem der Permanentmagnetrotoren angeordnet ist, um den ersten Permanentmagnetrotor und den zweiten Permanentmagnetrotor an Positionen stillzusetzen, die von deren inherenten Ruhelagen verschoben sind

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das magnetische Polstück bewegbar ausgeführt , „ _ , . ,

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch die Hauptteile eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Synchronmotors und .

F i g. 2 eine schematische Darstellung, die die inherenten Ruhelagen von zwei Permanentmagnetrotoren zeigt.

In F i g. 1 sind die zwei Permanentmagnetrotoren 1 und 2 gezeigt, die vier magnetische Pole aufweisen und parallel zueinander und nebeneinander angeordnet sind. Die Rotoren sind so angeordnet, daß beispielsweise der Rotor 1 eine Last über ein Getriebe antreibt, das nicht gezeigt ist, und daß der Rotor 2 in einem unbelasteten Zustand bleibt oder eine andere Last antreibt, die Rotoren 1 und 2 also verschiebene Lasten antreiben. Eine kernfreie Spule 3 ist zwischen den Permanentmagnetrotoren 1 und 2 so angeordnet, daß die Achse der Spule und damit die Mittellinie des magnetischen Feldes auf der Linie liegt die die Wellen la und 2a der Rotoren 1 und 2 verbindet. Ein magnetisches Polstück 4 ist nahe bei dem Permanentmagnetrotor 1 angeordnet und dient dazu, den Magnetpol des Rotors 1 in eine Position auszulenken, die um einen vorbestimmten Winkel von der Mittellinie des magnetischen Feldes der kernlosen Spule 3 verschoben ist.

Die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Synchronmotors wird im folgenden beschrieben. Wenn das magnetische Polstück 4 nicht vorhanden ist kommen die Permanentmagnetrotoren 1 und 2 im abgeschalteten Zustand, wenn die Spule 3 nicht erregt ist an Positionen zur Ruhe, wo die Pole mit entgegengesetzten Magnetpolen einander gegenüberliegen, wie in F i g. 2 gezeigt ist, d. h. in solchem Zustand, daß die magnetische Kopplung am stärksten ist. Selbst wenn die Spule 3 in diesem Zustand erregt wird, kann ein Selbststarten des Motors nicht erreicht werden.

Wenn ein magnetisches Polstück an einer Position nahe bei dem Rotor 1 vorgesehen wird, wie es bei der vorliegenden Erfindung der Fall ist, kommen die Rotoren 1 und 2 in einem solchen Zustand zur Ruhe, daß die anziehende Kraft beispielsweise zwischen dem Nordpol des Rotors 1 und dem Südpol des Rotors 2 mit der anziehenden Kraft zwischen dem Nordpol auf der ge genüberliegenden Seite des Rotors 1 und dem magneti sehen Polstück 4 ausgeglichen wird. Zu diesem Zeit punkt sind der Nordpol des Rotors 1 und der Südpol des Rotors 2 in Positionen ausgelenkt,die um den Winkel λ¹ von der Mittellinie des Magnetfeldes, das von der Spule 3 erzeugt werden soll, verschoben sind.

Wenn die Spule 3 in diesem Zustand erregt wird, und wenn ein Magnetfeld in der Richtung erzeugt wird, dal) die Rotoren 1 und 2 angezogen werden, werden ditj Rotoren 1 und 2 in Richtungen gedreht, wie sie durch die Pfeile A und B angedeutet sind. Dies beruht auf dem kombinierten Effekt, der durch die Auslenkung der Magnetpole der Rotoren 1 und 2 von der Mittellinie des magnetischen Feldes der Spule 3 und durch die Kraft bewirkt wird, durch die die stärkste magnetische Kopplung zwischen der. Rotoren erzielt wird. Da ein Wechselstrom in der Spule 3 fließt und ein magnetisches Wechselfeld erzeugt wird, wirkt auf die Rotoren

1 und 2 der kombinierte Effekt einer Drehung, die durch das Drehmoment bewirkt wird, welches durch die Anziehung und Abstoßung und die synchrone Drehung durch die magnetische Kopplung erzeugt wird, so daß deren Drehung aufrechterhalten wird.

Die Richtungsgebung beim SUjI verbessert sich, wenn die Differenz zwischen dam Auslenkungswinkel β des Südpols des Rotors 1 bzw. des Nordpols des Rotors

2 und dem Komplementwinkel « (jeweils gemessen von der Mittellinie des magnetischen Feldes der Spule 3) größer wird. Das Drehmoment beim Start wird größer, wenn die Differenz zwischen « und β kleiner wird, obwohl hier eine Grenze gegeben sein kann. Es ist daher durch geeignete Auswahl des Verhältnisses zwifchen α und β möglich, dieses Verhältnis so einzustellen, daß die vorteilhafteste Richtungsgebung und ein optimales Drehmoment beim Start erreicht wird. Zu diesem Zweck kann das magnetische Polstück 4 konzentrisch mit den Rotor 1 bewegt und so angeordnet werden, daß, wenn es einmal auf dit vorteilhafteste Position eingestellt ist, es aus dieser Position nicht mehr herauskommt, es sei denn, dies wäre erwünscht.

Daneben führt die Tatsache, daß zwei Rotoren sich unter der Wirkung der magnetischen Kopplung im kontinuierlichen Betrieb des Motors nach dem Start sich in einander entgegengesetzten Richtungen drehen, zu einem weiteren Vorteil, wie im folgenden beschrieben wird. Wenn ein Stoß in Richtung des Pfeiles C (Drehrichtung des Rotors 1) auf den Motorkörper ausgeübt wird, erhöht sich augenblicklich die Drehgeschwindigkeit des Rotors 1, und im Gegensatz dazu fällt die Drehgeschwindigkeit des Rotors 2 augenblicklich ab. Wenn der Stoß auftritt, wenn die relative Lage beider Rotoren so ist, wie in F i g. 1 gezeigt ist wirkt der Stoß auf den Rotor 1 als eine Kraft, um ihn in der Richtung entgegengesetzt zu dem Pfeil A zurückzuholen, und auf den Rotor 2 als eine Kraft, um diesen in Richtung des Pfeiles B weiterzubewegen. Dies bedeutet, daß der Nordpol des Rotors I dazu neigt, sich von dem Südpol des Rotors 2 wegzubewegen. Da diese Magnetpole jedoch versuchen, in den Zustand zu kommen, bei dem ihre magnetische Kopplung am stärksten ist, behalten diese Rotoren den dargestellten Zustand bei, so daß der Motor durch den Stoß nicht außer Tritt kommt Folglich setzen die Rotoren 1 und 2 ihre Drehung ohne Unterbrechung fort Dieser Effekt wird in gleicher Weise erzielt wenn eine Vibration auf den Motor in einer tangentialen Richtung zu den Rotoren ausgeübt wird

Obwohl die kernlose Spule 3 bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel zwischen den Rotoren 1 und 2 angeordnet ist ist es auch möglich, die Feldspule so anzuordnen, daß sie nur einem der Rotoren gegenüberliegt, wie durch 3' in F i g. 1 angedeutet ist. Es ist auch möglich, mehrere Spulen anzuordnen, so daß sie separat den einsprechenden Rotoren gegenüberliegen.

Abgesehen davon ist in dem obengenannten Ausführur.gsbeispiel das magnetische Polstück 4 nur nahe bei dem Rotor 1 angeordnet Es ist jedoch auch möglich, das magnetische Polstück nahe bei dem Rotor 2 anzuordnen, wie durch 4' in F i g. 1 angedeutet ist, oder magnetische Polstücke in der Nähe von beiden Rotoren anzuordnen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ,1. Synchronmotor mit einem ersten Pertnanentmagnetrotor, der mehrere Magnetpole aufweist, einem zweiten Permanentmagnetrotor, der dieselbe «φηΐ von Magnetpolen wie der erste Permanentmagnetrotor aufweist und neben dem ersten Permanentmagnetrotor so angeordnet ist, daß der zweite Permanentmagnetrotor sich in einer Riehlung entgegengesetzt zu dem ersten Permanentmagnetrotor dreht, wobei er magnetisch mit dem ersten Permanentmagnetrotor gekoppelt ist, und mit wenigstens einer Feldspule, die derart angeordnet ist, daß sie einen Teil von wenigstens einem der zwei Permanentmagnetrotoren umgreift, dadurch gekennzeichnet, daG der Synchronmotor ferner ein magnetisches Polstück (4, 4') aufweist, das neben wenigstens einem der Permanentmagnetrotoren (1, 2) angeordnet ist, um den ersten jo Permanentmagnetrotor und den zweiten Permanentmagnetrotor an Positionen stillzusetzen, die von deren inherenten Ruhelagen verschoben sind.
2. 2. Synchronmotor nach Anspruch t. dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Polstück (4, 4') bewegbar ist.