DE2902435A1

DE2902435A1 - Miniature slow speed synchronous motor - has ring on stator and pole tooth ring on rotor, using leakage flux for synchronisation

Info

Publication number: DE2902435A1
Application number: DE19792902435
Authority: DE
Inventors: Paul Merkle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-01-23
Filing date: 1979-01-23
Publication date: 1980-07-31

Abstract

A miniature slow-speed synchronous a.c. motor has in a plastic housing (1, 2) a rotr shaft (5) with a plastic hub (20) and a drum (18). The stator (3) consists of the coil (6) on the reel (7), a split core sleeve (10, 11), inner (8, 9) and outer (13, 14) pole flange rings, separated by intermediate rings (17), and a one-piece core sleeve (15). A shading ring (12) joins the pole flange rings. The synchronisation of the rotor is achieved by the magnetic leakage flux. The rotor is fitted for this purpose with an additional pole tooth ring (19) which co-operates with a stationary pole tooth ring (21) on the housing (1).

Description

Langsamlaufender Wechselstrom-Synchronmotor Low-speed AC synchronous motor

(Klein-Motor) Gegenstand der Erfindung ist ein Wechselstrom-Synchronmotor mit koaxial angeordneter Statorspule und Hysteresis-AuBenläufer, dessen Pollappen zur halben Anzahl phasenverschoben sind und die im Drehfeld-Zyklus angeordnet sind. Der wesentliche Unterschied gegenüber den bekannten Motorentypen dieser Art besteht hierbei darin, daß der phasenverschobene magnetische Fluß einen vollkommen getrennten Eisenweg hat und daß dieser phasenverschobene magnetische Fluß tatsächlich eine Phasenverschiebung von 90 Grad aufweist. Der phasenverschobene magnetische Fluß dieses Wechselstrom-Synchronmotors kommt dadurch zustande, daß der magnetische Fluß des inneren Eisenmantels in einer Hülse aus Kupfer oder Aluminium einen Induktionsstrom erzeugt und daß dieser Induktions-Strom im äußeren Eisenmantel seinerseits wieder einen magnetischen Fluß erzeugt, der aus bekanntem Grund tatsächlich um 90 Grad phasenverschoben ist und daher in der Lage ist, in Zusammenwirkung mit dem nicht phasenverschobenen magnetischen Fluß des inneren Eisenmantels ein Drehfeld zu erzeugen. (Small motor) The invention relates to an AC synchronous motor with coaxially arranged stator coil and hysteresis external rotor, its pole lobes are phase-shifted by half the number and are arranged in the rotating field cycle. The main difference compared to the known motor types of this type is there here in the fact that the phase-shifted magnetic flux is a completely separate one Eisenweg has and that this phase-shifted magnetic flux actually has one Has a phase shift of 90 degrees. The phase shifted magnetic flux this AC synchronous motor comes about because the magnetic flux the inner iron jacket in a sleeve made of copper or aluminum generates an induction current generated and that this induction current in the outer iron jacket in turn again creates a magnetic flux which, for a known reason, actually turns 90 degrees is out of phase and is therefore able to interact with the not phase-shifted magnetic flux of the inner iron shell to generate a rotating field.

Die Synchronisation wird durch den magnetischen Streufluß bewirkt, der an zwei zusätzlichen Pollappenringen zur Wirkung kommt, von denen einer am Läufer angeordnet ist.The synchronization is caused by the magnetic leakage flux, which comes into effect on two additional pole lobes, one of which is on the runner is arranged.

Dieser langsamlaufende Wechselstrom-Synchronmotor Type A ist in Figur 1, 2, 5 und 6 dargestellt. Figur 1 stellt den achsialen Längsschnitt (Schnitt A-A) dar und Figur 2 den Schnitt 3-13. In figur 5 ist die halbe Abwicklung (180 Grad) der beiden Synchron-Ringe dargestellt und in Figur 6 die halbe Abwicklung (180 Grad) der Pollappenringe des Stators, dessen Pollappen im Drehfeld-Zyklus angeordnet sind. In den Figuren 3 bis 5 ist einer der beiden Synchron-Polwahnringeachsial verschoben dargestellt. Die Abwicklungen sind mit gleichem Abwicklungs-Radius dargestellt.This low-speed AC synchronous motor type A is shown in FIG 1, 2, 5 and 6 shown. Figure 1 shows the axial longitudinal section (section A-A) and Figure 2 shows the section 3-13. In figure 5 is half the development (180 degrees) of the two synchronous rings and in Figure 6 half of the development (180 degrees) the pole lobe rings of the stator, the pole lobes of which are arranged in the rotating field cycle. In Figures 3 to 5, one of the two synchronous pole wrench is shifted axially shown. The developments are shown with the same development radius.

Dieser langsamlaufende Wechselstrom-ynchronmotor Type A besteht aus den Gehäuseteilen 1 und 2 und dem Stator 3 und dem Läufer 4 und der Welle 5. Der Stator 3 besteht aus der Spule 6 und dem Spulenkörper 7 und den inneren Pollappenringen 8 und 9 und den Kernhülsen-Halbteilen 10 und 11 und dem Kurzschlußring 12 und den äußeren Pollappenringen 13 und 14 und der zugehörigen einteiligen Kernhülse 15 und den Zwischenscheiben 16 und 17. Der Läufer 4 besteht aus der Läufertrommel 18 und- dem Synchron-Polzahnring 19 und der Nabe 20; diese Läufer-Teile sind fest miteinander verbunden und fest auf der Welle 5 angeordnet. Teil 21 ist der feststehende Synchron-Polzahnring, der fest mit dem Gehäuseteil 1 verbunden ist. Teil 22 ist der Befestigungsbolzen des Stators 3 und Teil 23 die zugehörige Lochmutter. Teil 24 ist eine Radiallagerbuchse und Teil 22 im Nebenzweck die Radiallagerbuchse des andern Wellenendes. Teil 25 und 26 sind die beiden Achsiallagerscheiben. Teil 27 ist eine Zwischenscheibe.This low-speed AC synchronous motor type A consists of the housing parts 1 and 2 and the stator 3 and the rotor 4 and the shaft 5. The Stator 3 consists of the coil 6 and the coil body 7 and the inner pole lobe rings 8 and 9 and the core sleeve half parts 10 and 11 and the short-circuit ring 12 and the outer pole lobe rings 13 and 14 and the associated one-piece core sleeve 15 and the intermediate disks 16 and 17. The rotor 4 consists of the rotor drum 18 and the synchronous pole tooth ring 19 and the hub 20; these rotor parts are tightly connected to each other connected and fixedly arranged on the shaft 5. Part 21 is the fixed synchronous pole tooth ring, which is firmly connected to the housing part 1. Part 22 is the fastening bolt of the stator 3 and part 23 the associated hole nut. Part 24 is a radial bearing bush and part 22 in the secondary purpose the radial bearing bush of the other end of the shaft. Part 25 and 26 are the two axial bearing washers. Part 27 is an intermediate washer.

Die Statorteile 6-7 und 8 bis 17 sind fest miteinander verbunden und der ganze Stator mittels Bolzen 22 und Lochmutter 23 fest mit dem Gehäuseteil 2 verbunden. Aus Eisen oder Eisenblech bestehen die Teile 8 bis 11, 13 bis 15 und 19 und 21. Die Läufertrommel 18 besteht aus Stahlblech und ist gehärtet und ist eventuell wesentlich dünn-wandiger. Die Teile 16 und 17 bestehen aus sonstigem Material (kein Kupfer oder Aluminium oder Eisen). Die beiden Gehäuseteile 1 und 2 sind als Kunststoffteile dargestellt. Das Teil 22 besteht aus Lagermetall, wie die Lagerbuchse 24. Der Kurzschlußring 12 besteht aus Kupfer oder Aluminium und die Nabe 20 des Läufers auch aus Kunststoff, wie die beiden Gehäuseteile. Die Teile 10 und 11 können auch ein geschlossener Ring sein.The stator parts 6-7 and 8 to 17 are firmly connected to each other and the entire stator is fixed to the housing part 2 by means of bolts 22 and perforated nut 23 tied together. Parts 8 to 11, 13 to 15 and are made of iron or sheet iron 19 and 21. The rotor drum 18 is made of sheet steel and is hardened and is possibly much thinner-walled. The parts 16 and 17 are made of other material (no copper or aluminum or iron). The two housing parts 1 and 2 are as Plastic parts shown. The part 22 is made of bearing metal, like the bearing bush 24. The short-circuit ring 12 is made of copper or aluminum and the hub 20 of the Runner also made of plastic, like the two housing parts. Parts 10 and 11 can also be a closed ring.

Die Wirkungsweise ergibt sich wie folgt: Nach dem Einschalten dieses Motors steht die Läufertrommel 18 unter der Einwirkung des Drehfeldes des Stators, dessen Pollappen im Drehfeld-Zyklus angeordnet sind und entsteht dadurch in bekannter Weise in der Hysteresis-Laufertrommel 18 ein Drehmoment in der durch den Pollappon-Zyklus vorbestimmten Drehrichtung.The mode of operation is as follows: After switching on this Motor, the rotor drum 18 is under the influence of the rotating field of the stator, whose pole lobes are arranged in the rotating field cycle and thus arises in a known Mode in the hysteresis running drum 18 a torque in the by the Pollappon cycle predetermined direction of rotation.

Die Synchronisation wird durch die Polzähne e und f bewirkt, deren Teilung dem Schlupf des Läufers angepaßt ist.The synchronization is effected by the pole teeth e and f, whose Division is adapted to the slip of the rotor.

Bei dem Wechselstrom-Synchrorimotor pe B bestehen auch die Scheibenringe 16 und 17 aus Kupfer oder Aluminium und sind somit zusätzliche Kurzschlußstrom-Ringe.In the AC synchronous motor pe B, there are also disk rings 16 and 17 made of copper or aluminum and are therefore additional short-circuit current rings.

In Figur 7 ist eine-weitere Abwicklung des Stators (180 Grad) dargestellt. Bei dieser Statorausführung haben die Statorpollappen einen wechselnden Abstand.In Figure 7 a-further development of the stator (180 degrees) is shown. In this stator design, the stator pole lobes have a changing spacing.

In Figur 3 ist die halbe Abwicklung der Ausführung 2 der beiden Synchron-Polzahnringe 19 und 21 dargestellt. Bei dieser Ausführung fehlt am feststehenden Synchron-Polzahnring 21 jeder zweite Polzahn.In Figure 3 is half the development of the embodiment 2 of the two synchronous pole tooth rings 19 and 21 shown. In this version there is no fixed synchronous pole tooth ring 21 every second pole tooth.

In Figur 4 ist die halbe Abwicklung der Ausführung 3 der beiden Synchron-Polzahnringe 19 und 21 dargestellt. Bei dieser Ausführung hat der feststehende Synchron-Polzahnring 21 breite Pollappen.In Figure 4 is half of the development of the embodiment 3 of the two synchronous pole tooth rings 19 and 21 shown. In this version, the stationary synchronous pole tooth ring has 21 wide pole lobes.

Die Teilung h des Synchron-Polzahnringes 19 ist auf den Schlupf des Läufers zugeschnitten und somit von der Belastung abhängig, mit der dieser Motor betrieben werden soll. Die dargestellte Teilung der Synchron-Polzahnscheibe 19 entspricht dem Fall, daß der Lä.ufer 50 Prozent Schlupf hat, weil sich der Läufer in diesem Fall pro Halbwelle des Wechselstroms nur um das Maß h weiterdreht.The pitch h of the synchronous pole tooth ring 19 is based on the slip of the Runner and thus dependent on the load with which this motor should be operated. The illustrated division of the synchronous pole toothed disk 19 corresponds the case that the runner has 50 percent slip because the runner is in this Case only rotates further by the amount h per half-wave of the alternating current.

Die Achsial-Abstände dieses Motors sind so bemessen, daß der Läufer von beiden Seiten ungefähr gleich stark angezogen wird, damit kein Achsiallager einer stärkeren Belastung unterworfen ist.The axial distances of this motor are dimensioned so that the rotor is tightened approximately equally on both sides so that there is no axial bearing is subjected to a greater load.

Die Ausführung 2 der Läufertrommel 18 ist im Bereich der Stator-Pollappen innen mit einem Belag aus Kupferblech versehen und besteht aus ungehärtetem Eisenblech oder Stahlblech.The embodiment 2 of the rotor drum 18 is in the area of the stator pole lobes The inside is covered with copper sheet and consists of unhardened iron sheet or sheet steel.

Die Ausführung 3 der Läufertrommel 18 ist im Bereich der Statorpollappen innen mit einem Belag aus gehärtetem Stahlblech versehen und besteht aus ungehärtetem Stahlblech oder Eisenblech oder Kupferblech oder Aluminiumblech.The embodiment 3 of the rotor drum 18 is in the area of the stator pole lobes The inside is covered with hardened sheet steel and consists of unhardened sheet steel Sheet steel or iron sheet or copper sheet or aluminum sheet.

In Figur 8 ist eine SpezialatifüJirung des Stators der Type B im Längsschnitt halb dargestellt und in Figur 9 der halbe Längsschnitt eines normalen Drehfeld-Stators1 der auch 4 Pollappenringe aufweist. Der Stator nach Figur 9 hat also auch 4 Pollappenringe 68, 69, 74, 75 und 2 Kurzschlußstrom-Ringscheiben 61 und 62 und nur eine Kernhülse 70. In FIG. 8, a specialization of the stator of type B is shown Longitudinal section shown half and in Figure 9 half the longitudinal section of a normal Rotary field stator1 which also has 4 pole lobe rings. The stator of Figure 9 has thus also 4 pole lobe rings 68, 69, 74, 75 and 2 short-circuit current ring disks 61 and 62 and only one core sleeve 70.

In Figur 10 ist der halbe Längsschnitt eines Wechselstromsynchronmotors Type B mit einem Stator ahnlich Figur 8 dargestellt, an dessen Stelle auch der Stator nach Figur 8 verwendet werden kann oder ein Stator nach Figur 9. In Figure 10 is half the longitudinal section of an AC synchronous motor Type B shown with a stator similar to Figure 8, in its place also the stator 8 or a stator according to FIG. 9 can be used.

Dieser langsamlaufende Wechselstrom-Synchronmotor Type B Ausführung D, der in Figur 10 im halben Längsschnitt dargestellt ist, besteht aus den Gehäuseteilen 31 und 32 und dem Stator 33 uhd dem Läufer 34 und der Welle 35O Der Stator 33 besteht aus der Spule 36 und dem Spulenkörper 37 und den inneren Pollappenringen 38 und 39 und der Kernhülse 40 und den Kurzschlußringen 41 bis 43 und den äußeren Pollappenringen 44 und 45 und der Kernhülse 46. Die Teile 47 und 48 sind zwei ringförmige Stator-Befestigurlgsteile und Teil 49 eine Rohrniete, mittels der der ganze Statoreinsatz am Gehäuseteil 32 befestigt ist. Der Läufer 34 besteht aus der Läufertrommel 50 und dem Synchron-Polzahnring 51 und der Nabe 52; diese Läuferteile sind fest miteinander verbunden und fest auf der Welle 35 angeordnet. Teil 53 ist der feststehende Synchron-Polzahnring, der fest mit dem Gehäuseteil 31 verbunden ist und Teil 54 die Lagerbuchse des Gehäuseteiles 31. Teil 55 ist die hintere Lagerbuchse, die fest in Teil 48 angeordnet ist. Die Teile 56 und 57 sind die beiden Achsiallagerscheiben und Zeil 58 eine DistanzbuchseO Die Teile 40 und 46 können auch aus zwei Halbkreisteilen bestehen. Die Läufertrommel 50 kann entsprechend Seite 3 auch in sonstiger Weise ausgebildet sein. Die Gehäuse-Halbteile 31 und 32 bestehen aus geeignetem Blech und die Teile 38 bis 40 und 44 bis 46 und 51 und 53 aus Eisen oder Eisenblech. Die Läufertrommel 50 besteht aus Stahlblech, das nach dem Tief ziehen gehärtet wird und die Kurzschlußringe 41 bis 43 aus Kupfer oder Aluminium. Die Nabe 52 besteht aus einem geeigneten Metall und die Teile 54 iild 55 aus Lagermetall. Die Teile 47 und 48 bestehen aus einem wärmebeständigen Kunststoff von ausreichender Festigkeit. Der Kurzschlußring 43 hat innen und außen aus fertigungstechnischem Grund eine große Durchmessertoleranz und ist deshalb mit kleinerer Wandstärke eingezeichnet. This slow running AC synchronous motor type B version D, which is shown in half longitudinal section in FIG. 10, consists of the housing parts 31 and 32 and the stator 33 and the rotor 34 and the shaft 35O The stator 33 consists from the coil 36 and the bobbin 37 and the inner pole lobe rings 38 and 39 and the core sleeve 40 and the short-circuit rings 41 to 43 and the outer pole lobe rings 44 and 45 and the core sleeve 46. The parts 47 and 48 are two annular stator fastening parts and part 49 a tubular rivet, by means of which the entire stator insert is attached to the housing part 32 is attached. The rotor 34 consists of the rotor drum 50 and the synchronous pole tooth ring 51 and the hub 52; these rotor parts are firmly connected to each other and firmly on the shaft 35 is arranged. Part 53 is the fixed synchronous pole tooth ring, the is firmly connected to the housing part 31 and part 54 is the bearing bush of the housing part 31. Part 55 is the rear bearing bushing, which is fixedly arranged in part 48. the Parts 56 and 57 are the two axial bearing washers and part 58 is a spacer sleeve The parts 40 and 46 can also consist of two semicircular parts. The rotor drum 50 can also be designed in some other way according to page 3. The housing half-parts 31 and 32 are made of suitable sheet metal and parts 38 to 40 and 44 to 46 and 51 and 53 made of iron or sheet iron. The rotor drum 50 is made of sheet steel, which is hardened after deep drawing and the short-circuit rings 41 to 43 made of copper or aluminum. The hub 52 consists of a suitable one metal and the parts 54 and 55 made of bearing metal. The parts 47 and 48 consist of one heat-resistant plastic of sufficient strength. The short-circuit ring 43 has a large diameter tolerance inside and outside due to manufacturing reasons and is therefore shown with a smaller wall thickness.

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Claims

Claims' 1flrechselstrom synchronous motor with coaxially arranged Stator coil whose stator poles are phase-shifted by half and which are im Rotating field cycle are arranged, characterized in that the non-phase shifted magnetic flux of the stator and the out-of-phase magnetic flux of the stator have no common iron path outside of the runner.

2) AC synchronous motor according to claim 1, characterized in that that the stator coil (6) has two iron sheaths and that between them two iron sheaths a short-circuit current sleeve (12) is arranged.

8 AC synchronous motor according to claim 1, characterized in that that the stator coil has two iron sheaths and that between these two Iron sheaths are also arranged in the radial area of Eurzschlussstromringe.

4) AC synchronous motor according to claim 1 and 2 or 1 and 3, characterized in that the synchronization (further rotation of the rotor by one exact partial angle) is caused by the magnetic leakage flux and that to this Purpose on the rotor (4) es an additional pole pulley (19) is arranged and on the corresponding housing part (1) is arranged a stationary toothed tooth disc (21) is.

5) Other AC synchronous motors, with coaxially arranged Stator coil, the poles of which are partially out of phase, indicated by that the stator coil is provided with two Eisernimmantelungen, between which short-circuit current sleeves or short-circuit current ring disks or other short-circuit current rings arranged are.

6) Other AC synchronous motors, characterized in that that these have a cup-shaped runner with an oppositely arranged Synchronous pole lobe ring is provided.

7) Other AC synchronous motors, thereby. marked, that their rotor is provided with an additional pole tooth ring or pole tooth ring, the division of which is adapted to the slip of the rotor.

8) Other AC synchronous motors, characterized in that that their stator is provided with an additional pole gear ring or pole gear ring, the division of which is adapted to the slip of the rotor.