DE2842195A1 - Selbstanlaufender zweiphasen-synchronmotor mit permanentmagnetrotor in einstatorbauweise - Google Patents

Description

• Titel: Selbstanlaufender Zweiphasen-Synahrenmotor mit Permanent-
• magnetreter in Einstaterbauweise.
• Anwendungsgebiet: Die Erfindung betrifft zweiphasige, selbstanlaufende Synahrenmotoren mit dauermagnetisch gepalten Reteren für Antriebsaufgaben in der Maß- Steuerungs- und Regelungstechnik.
• Stand der Technik: Der selbstanlaufende Synchroniotor iit Pernanentmagnetrotor erreicht heute mit ca. 50 Watt Leistungsabgabe eine natürliche Grenzleistung und wird im wesentliehen vol Entwieklungsstand der Dauermagnetteehnik bestimmt.
• Synehroniotoren finden heute in der Steuerungs- und Regelungstechnik ein breites Anwendungsgebiet. Die systembedingten eharakteristisehen Eigenschaften im Betriebsverhalten, wie: Start, Synehronlauf, Stopp und das Haltemoient bei abgeschalteter Netz, haben zur vielfältigen Einsatz beigetragen.
• Tretz der leicht überschaubaren elektrotechnischen Wirkungsweise des Permanentmagnet-Synchronmotors sind bei der Optimierung eines leistungsfähigen Systems einige konstruktive Dinge von fundauentaler Bedeutung.
• Insbesondere gilt dies für die Anordnung der Statorpolzähne, da der rotierende Teil keine Möglichkeiten bietet und an die Syiietrie gebunden ist.
• Aufgrund der Tatsache, daß bei dieser Motorenart ein Seibstanlauf unter Last gefordert ist, muß zwangsläufig zwischen Motor und Generator unterschieden werden. Bei den Kleinstmotoren hat sich die Topfbauweise mit herausgeschnittenen Pelkränzen und Zentralspulenbewicklung als optimale Bauweise erwiesen. Der technische Stand ist hinreichend benannt und in unzähligen Veröffentlichungen eingehend beschrieben.
• Bei leistungsstärkeren Metoren ab ca. 5 Watt, kann auf ein geschichtetet Blechpaket nicht mehr verzichtet werden. Dies ist nötig, damit die hohen Eisenverluste den Metorwirkungsgrad nicht zu sehr herabsetzen.
• Bisher war die Mehrstatorbauweise verbreitet, d. h. pro Phase jeweils ein Statorgehäuse. Dabei ist es möglieh viele bewickelte Polzähne in einer relativ kleinen Statobohrung anzuordnen, wobei der Aufwand allerdings sehr umfangreich ist.
• Aufgabe: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Synchrenuotorsysten darzulegen, das der Mehrstaterbauweise überlegen ist, den Fertigungsaufwand erheblich reduziert, ein gröberes Leistungsvelumen besitzt und darüber hinaus durch entsprechende Staterblechkombinationen des Rastmoment (Haltemoment im stromlosen Zustand) beliebig bis zur Höhe des Synchronmomentes steigert und zusätzlich den Gleichlauf verbessert.
• Lösung: Die Erfindung wird dadurch gelöst, inden z,B ein 8-zAhniger Stator 8 oder 4 bewickelte Pelzähne (Fig. 8 und 9) besitzt, und die sich gegenüberliegenden Palgruppen einer Phase zugeordnet sind.
• Diesem 8-zÇhnigen Statorsystes wird ein 6-poliger Dauernagnetrotor zugeordnet. Aufgrund der DT-PS 92 958 gehört dieser Aufbau zum Stand der Technik Es ist bekannt, daß diese Anordnung den zur Verfügung stehenden Wickelraum optimal ausnutzt. Geht man davon aus, daß der Statorzahnabstand al Umfang konstant ist. dann entspricht dieses Bauprinzip der DT-PS 92 958.
• Die Startbedingungen und Betriebseigenschaften von Synchronotoren mit gepolten Rotoren lassen sich dadurch beeinflussen, indem der Zahnabstand im Luftspaltbereich nicht mehr regelmäßig ausgeführt ist. Man unterscheidet hierbei einmal zwischen einer Veränderung des Zahnabstandes innerhalb einer Polgruppe und der Veränderung des Winkels innerhalb der Phasengruppen. Bereits geringe Zahnverschiebungen verändern die Polfühligkeit zwischen Stator und Retor. In der Praxis erzielt man dadurch mehrere Vorteile, die insbesondere das Haltemoment im stromlosen Zustand, das Einschwingverhalten des Rotora und den Gleichlauf verbessern.
• Die erzielten Vorteile erhöhen das Startmoment, wodurch zusätzliche Schwungmassen beschleunigt werden, In der praktischen Ausführung bedeutet dies eine Leistungssteigerung bei gleicher Baugröße.
• Auch diese Maßnahmen sind aus der Praxis bekannt und gehören zum Stand der Technik.
• Durch die unregeliäßige Zahnanordnung erhält man jedoch zwei fertigungstechnische Nachteile: 1. Die in der DT-PS 92 9S8 beschriebene optimale Wickelraumausnutzung ist nicht lehr gegeben.
• 2. Für die Optimierung ist eine Vielzahl ven Statorblechausführungen erforderlich, die den wirtschaftlichen Erfolg schmälern.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Maßnahmen gelöst, die alle Optimalbedingungen in sich vereint. In Fig. 1 ist ein Statorblech dargestellt, das der DT-PS 92 958 entspricht - der Zahnabstand ist regelmäßig ausgeführt. In Fig.2 haben 50% der Statorpolzähne eine andere Form, d.h. der Zahnabstand ist durch das einseitige Verjüngen nicht mehr regelmäßig ausgeführt.
• Mehrere Kombinationen der Blechschnitte nach Fig. 1 und 2 bzw. nur aus Fig.2 ermöglichen die erfinderische Ausführung.
• Fünf Ausführungen der Erfindung sind in den Zeichnungen Fig.3,4,5,6 und 7 dargestellt und werden folgend näher beschrieben: Die Darstellungsweise bezieht sich jeweils auf den aufgeschnittenen Stator - vom Luftspalt her betrachtet.
• Fig. 3 zeigt einen Stator, bei dem das Statorpaket jeweils 50% Bleche nach Fig. 1 und 50% Bleche nach Fig.2 besitzt.
• Fig.4 besteht zu 100% aus blechen nach Fig.2.
• Fig.5,6 und 7 bestehen zu 100% aus Blechen nach Fig1 2, bei denen jedoch teilweise Paketblöcke um 45 0bzw. 900 gegeneinander verdreht sind.
• Fig.8 zeigt die Statorbewicklung mit 8 Spulen und deren Verschaltung für die Fig. 3,4,5 und 6.
• Fig. 9 zeigt die Statorbewicklung mit 4 Spulen und deren Verschaltung für die Fig.5 und 7.
• Fig. 10 zeigt das Anschlußbild für alle Wicklungsausführungen.
• Mit Hilfe der dargestellten Kombinationen ist as möglich mit nur zwei Blechschnitten die Betriebseigenschaften grundlegend zu verbessern. Dies gilt insbesondere für das Haltemoment bei abgeschaltetem Netz und den Gleichlaufeigenschaften.
• Die optimale Wickelraumausnutzung ist erhalten geblieben!

Claims (4)

1. Patentans rüche: 1. weiphasensynchronmotor mit Permanentmagnetrotor dessen Stator zwei Polzähne mehr als der Rotor Pole besitzt, dadurch tekennzeichnet, daß die Statorpolzähne im gleichen Polabstand angeordnet, jedoch 50% der Zähne entsprechend Fig.2 zum Luftspalt hin einseitig verjüngt und die Statorpaketkombinationsmerkmale nach Fig.4,5,6 und 7 aufweisen, wodurch der Zahnabstand im Luftspalt unregelmäßig ausgeführt ist.
2. 20 Zweiphasensynchronmotor mit Permanentmagnetrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Bleche Fig.1 entsprechen und mit Bleche nach Fig.2 paketiert sind.
3. 3. Zweiphasensynchronmotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche nach Fig.1 und 2 innerhalb eines Paketes zu einem Block zusammengefaßt sind.
4. 4. Zweiphasensynchronmotor nach allen Ansprüchen, dadurch gekannzeichnet, laß für Fig.3,4,5 und 6 die Bewicklung nach Fig.8 und für Fig.5 und 7 die Bewicklung nach Fig.9 erfol6t, und unter Beibehaltung des Grundsystems eine von 6-polig abweichende Motorpolzahl gewählt wird.