DE3518696A1

DE3518696A1 - Single-phase synchronous motor having a two-pole, permanent-magnet energised rotor (hybrid motor III)

Info

Publication number: DE3518696A1
Application number: DE19853518696
Authority: DE
Inventors: Leo Bertram; Hugo Dr Schemmann
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1985-05-24
Filing date: 1985-05-24
Publication date: 1986-11-27
Also published as: JPS6218955A

Abstract

The invention relates to a single-phase synchronous motor having a two-pole, permanent-magnet energised rotor (5) and having an iron stator core (3) which supports the coils (9) and, with the aid of the coils (9), forms a two-pole stator field between stator poles (13), the rotor (5) being equipped with a high-quality permanent-magnet material and starting without limiting oscillations. The rotor (5) is constructed from a layered structure which consists of hard- and soft- magnetic materials and forms a pulsating torque. The layered structure in this case consists of a soft-magnetic centre part (19) which supports the rotor shaft (21) and of hard-magnetic magnet segments (23) which are fitted in both sides thereof in the radial direction and are magnetised in the same sense radially. The soft-magnetic centre part (19) has iron rotor poles (27) whose air gaps are constructed with the stator poles (13) to be as small as possible, while the magnet rotor poles which are formed by the magnet segments (23) have such large air gaps with the stator poles that the stiction torque is reduced to such a low level that the motor starts free of limiting oscillations and, at the same time, as great a change as possible in the magnetic permeance is achieved. <IMAGE>

Description

Einphasensynchronmotor mit einem zweipoligen, dauer-Single-phase synchronous motor with a two-pole, continuously

magnetisch erregten Rotor (Hybridmotor III) Die Erfindung bezieht sich auf einen Einphasensynchronmotor mit einem zweipoligen, dauermagnetisch erregten Rotor und einem Statoreisen, das mit Hilfe der Spulen zwischen Statorpolen ein zweipoliges Statorfeld ausbildet, wobei der Rotor mit einem höherwertigen Dauermagnetmaterial ausgerüstet ist und ohne Grenaschwingungen anläuft.magnetically excited rotor (hybrid motor III) The invention relates excited on a single-phase synchronous motor with a two-pole, permanent magnet Rotor and a stator iron, which with the help of the coils between stator poles creates a two-pole Forms stator field, the rotor with a higher quality permanent magnet material is equipped and starts up without Grena vibrations.

Aus der Zeitschrift ETZ, Band 30, 1978, Heft 2, Seiten 53 bis 60, ist ein zweipoliger Einphasensynchronmotor mit einem dauermagnetischen Rotor bekannt. Der Rotor besteht aus einem in einem Stück gesinterten anisotropen Dauermagneten mit diametraler Magnetisierung und mit einer durch eine Bohrung in dem zylinderförmigen Dauermagneten geführten Rotorwelle. Aus fertigungstechnischen Gründen ist es schwierig, hochwertige Dauermagnete in dieser zylindrischen Form mit einer axial hindurchgeführten Bohrung zu versehen, sobald die Rotorlänge bzw. das Verhältnis von Rotorlänge zu Rotordurchmesser bestimmte Werte überschreitet. Die Leistung dieser Motoren, die im allgemeinen für Kurzzeitbetrieb dimensioniert sind, liegt deshalb bisher nicht über 25 W.From the magazine ETZ, Volume 30, 1978, Issue 2, pages 53 to 60, a two-pole single-phase synchronous motor with a permanent magnet rotor is known. The rotor consists of an anisotropic permanent magnet sintered in one piece with diametrical magnetization and with one through a hole in the cylindrical Permanent magnet guided rotor shaft. For manufacturing reasons, it is difficult to high quality permanent magnets in this cylindrical shape with an axially passed through Bore to be provided as soon as the rotor length or the ratio of rotor length to Rotor diameter exceeds certain values. The power of these engines that are generally dimensioned for short-term operation, is therefore not yet available over 25 W.

Es ist aus dem Aufsatz von Karl Ruschmeyer, Motoren und Generatoren mit Dauermagneten, abgedruckt im Band 123 der Schriftreihe Kontakte und Studium, herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. Wilfried J. Bartz, erschienen im Expert-Verlag, 1983, Seiten 36 und 37, für Gleichstrommotoren bekannt, auf einen weichmagnetischen Eisenkern hartmagnetische Dauermagneten aufzubringen. Die Dauermagneten reihen sich längs der Umfangsfläche des Eisenkernes auf Abstand aneinander. Diese Dauermagnete bilden Pole wechselnder Polarität aus. Der weichmagnetische Eisenkern ist dabei radial symmetrisch ausgelegt. Die Dauermagnete bestehen aus Selten-Erden-Magneten, die aufwendig sind. Bei Verwendung von kleinen Magnetblöcken ergibt sich dabei ein wirtschaftlicher Vorteil gegenüber Vollrotoren aus Selten-Erden-Magnetmaterial.It is from the essay by Karl Ruschmeyer, Motors and Generators with permanent magnets, printed in volume 123 of the series Contacts and Studies, published by Prof. Dr.-Ing. Wilfried J. Bartz, published in Expert-Verlag, 1983, pages 36 and 37, known for DC motors, on one magnetically soft iron core to apply hard magnetic permanent magnets. The permanent magnets are lined up along the circumferential surface of the iron core at a distance from one another. These Permanent magnets form poles of alternating polarity. The soft magnetic iron core is designed to be radially symmetrical. The permanent magnets consist of rare earth magnets, which are expensive. When using small magnet blocks, this results in a economic advantage compared to full rotors made of rare earth magnet material.

Ein weiterer Nachteil von Einphasensynchronmotoren mit dauermagnetischem Läufer, wie sie in ETZ beschrieben sind, besteht darin, daß bei diesen Motoren relativ große Schwankungen der momentanen Winkelgeschwindigkeit mit einer Frequenz von 100 Hz auftreten, deren Amplitude mehr als + 30% der synchronen Winkelgeschwindigkeit betragen kann. Diese Schwankungen sind zurückzuführen auf das bei reinem Einphasenbetrieb nicht zu vermeidende Wechselmoment sowie auf das magnetische Klebemoment. Es ist aus der DE-AS 14 88 267 bekannt, durch einen in einem getrennten Eisenkreis rotierenden Zusatzmagneten das Wechselmoment zu kompensieren und so zu einem besseren Gleichlauf zu kommen. Diese Methode ist jedoch aufwendig und vergrößert das Bauvolumen des Motors.Another disadvantage of single-phase synchronous motors with permanent magnet Runner, as they are described in ETZ, is that in these motors relatively large fluctuations in the instantaneous angular velocity with a frequency of 100 Hz occur whose amplitude is more than + 30% of the synchronous angular velocity can be. These fluctuations are due to the pure single-phase operation unavoidable alternating torque as well as the magnetic sticking torque. It is from DE-AS 14 88 267 known by a rotating in a separate iron circle Additional magnets to compensate the alternating torque and thus to a better synchronization get. However, this method is complex and increases the size of the Engine.

Bei der Verwendung von hochwertigen Magnetmaterialien mit einer großen Remanenzinduktion, wie sie beispielsweise bei den Selten-Erden-Materialien gegeben ist, wird der Anlauf durch Grenzschwingungen beeinträchtigt (DE-PS 34 03 041).When using high quality magnetic materials with a large Remanence induction, as given, for example, with rare earth materials is, the start is impaired by limit oscillations (DE-PS 34 03 041).

Gleichzeitig steigt die Anlaufspannung, bei der der Motor noch sicher anläuft. Die Grenzschwingungen werden nach der DE-PS 34 03 041 dadurch vermieden, daß das Trägheitsmoment und der das Klebemoment mitbestimmende Luftspalt derartig beeinflußt werden, daß eine Eigenfrequenz 0 des mit kleiner Amplitude frei schwingenden Systems aus Rotor und Last ungleich der Netzfrequenz ist.At the same time, the starting voltage at which the engine still starts safely. According to DE-PS 34 03 041, the limit vibrations are thereby avoided that the moment of inertia and the air gap co-determining the adhesive moment can be influenced in such a way that a natural frequency 0 of the small amplitude is free oscillating system consisting of rotor and load is not equal to the mains frequency.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei Einphasensynchronmotoren mit einem geschichteten Läufer aus weich- und hartmagnetischen Materialien bei gutem Gleichlauf das Auftreten von Grenzschwingungen, die die Anlaufspannung erhöhen, zu vermeiden.The object of the invention is in single-phase synchronous motors with a Layered rotor made of soft and hard magnetic materials with good synchronization to avoid the occurrence of limit oscillations which increase the starting voltage.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß - der Rotor aus einer pulsierende Drehmomente bildenden Schichtung aus hart- und weichmagnetischen Materialien aufgebaut ist, - die Schichtung aus einem weichmagnetischen, die Rotorwelle tragenden Mittelteil und beiderseits daran in radialer Richtung angebrachten hartmagnetischen Magnetsegmenten besteht, die angenähert diametral gleichsinnig magnetisiert sind, - der weichmagnetische Mittelteil Eisenrotorpole aufweist, deren Luftspalte mit den Statorpolen so klein wie möglich ausgebildet sind, während die von den Magnetsegmenten gebildeten Magnetrotorpole mit den Statorpolen so große Luftspalte aufweisen, daß das Klebemoment auf einen so niedrigen Wert abgesenkt ist, daß der Motor frei von Grenzschwingungen anläuft.The object set is achieved according to the invention in that - the Rotor made of a stratification of hard and soft magnetic, which forms pulsating torques Materials is built up - the layering of a soft magnetic, the rotor shaft supporting middle part and on both sides attached to it in the radial direction hard magnetic Consists of magnet segments that are magnetized approximately diametrically in the same direction, - The soft magnetic middle part has iron rotor poles, their air gaps with the stator poles are made as small as possible, while those of the magnet segments Have formed magnet rotor poles with the stator poles so large air gaps that the sticking torque is reduced to such a low value that the motor is free of Limiting oscillations starts.

Durch den möglichst kleinen Luftspalt zwischen Eisenrotorpolen und Statorpolen aufgrund der Geometrie des Weicheisenteiles ergibt sich bei Drehung des Rotors, daß die Reluktanz oder der magnetische Leitwert für die Statorspulen deutliche Schwankungen aufweist, weil nämlich der magnetische Leitwert steigt, wenn der weichmagnetische Mittelteil mit seiner Längsachse sich annähernd in Richtung des Statorfeldes befindet. Dreht sich der Mittelteil aus dem Statorfeld heraus, dann sinkt der Leitwert wieder ab. Diese Schwankungen des magnetischen Leitwertes reduzieren die Winkelgeschwindigkeitsschwankungen und verbessern damit den Gleichlauf. Sie werden größer, wenn der Luft spalt zwischen Weicheisenteil und Statorpolen an seiner engsten Stelle möglichst klein ist.Due to the smallest possible air gap between iron rotor poles and Stator poles due to the geometry of the Soft iron part results when the rotor rotates that the reluctance or the magnetic conductance for the Stator coils has significant fluctuations, because namely the magnetic conductance increases when the soft magnetic central part with its longitudinal axis approximates in the direction of the stator field. If the middle part rotates out of the stator field out, then the conductance drops again. These fluctuations in the magnetic conductance reduce the angular velocity fluctuations and thus improve synchronization. They become larger when the air gap between the soft iron part and the stator poles its narrowest point is as small as possible.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Luftspalt zwischen Magnetrotorpol und Statorpolen an seiner engsten Stelle derart groß dimensioniert ist, daß die Eigenfrequenz des mit kleiner Amplitude frei schwingenden Systems aus Rotor und Last ungleich der Netzkreisfrequenz We ist, wobei Go kleiner als 0,9 bis 0,8 je ist.According to a further embodiment of the invention it is provided that the air gap between magnet rotor pole and stator poles is dimensioned so large at its narrowest point that the natural frequency of the system of rotor and load oscillating freely with a small amplitude is not equal to the network angular frequency We, where Go is less than 0.9 to 0.8 each.

Der Luftspalt zwischen Eisenpolen und Statorpolen soll dabei so klein sein, wie es die Fertigungstoleranzen des Motors gerade erlauben, um möglichst große Schwankungen des magnetischen Leitwertes zu erzielen und damit den Gleichlauf zu verbessern.The air gap between iron poles and stator poles should be so small as the manufacturing tolerances of the engine allow, to be as large as possible To achieve fluctuations in the magnetic conductance and thus the synchronization to enhance.

Die Erfindung wird anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Einphasensynchronmotor mit einem aus magnetisch weichem und magnetisch hartem Material geschichteten Rotor, wobei die Mantel flächen von weichem und hartem Material unterschiedliche Luftspalte mit den Statorpolen ausbilden, Fig. 2 bis 5 von der Rotormantelfläche nach Fig. 1 abweichende Mantelflächen unter Erfüllung der Bedingung kleiner Luftspalte im Weicheisenbereich und größerer Luftspalte im Magnetmaterialbereich, Fig. 6 einen geschichteten Rotor mit einer grundsätzlichen Dimensionierung nach den Fig. 1 bis 5, wobei das Magnetmaterial jedoch aus einzelnen Blöcken zusammengesetzt ist, die hochkant auf den weichmagnetischen Mittelteil aufgesetzt sind, Fig. 7 eine Ausführungsform, ähnlich der nach Fig. 5, wobei abweichend davon das Magnetmaterial teilweise in den Mittelteil aus weichmagnetischem Material eingelassen ist, Fig. 8 einen Rotor mit einem weichmagnetischen Mittelteil, dessen Seitenteile rechts und links der hartmagnetischen Teile einseitig Nasen bilden, Fig. 9 einen abgewandelten Rotor nach Fig. 8, bei dem die hartmagnetischen Teile von weichmagnetischen Polstücken überdeckt sind, Fig. 10 einen geschichteten Rotor mit einer grundsätzlichen Dimensionierung nach den Fig. 1 bis 5, wobei das Magnetmaterial jedoch aus einzelnen Blöcken zusammengesetzt ist, die fächig auf den weichmagneetischen Mittelteil aufgesetzt sind.The invention is based on the embodiment shown in the drawings explained in more detail. They show: FIG. 1 a single-phase synchronous motor with one of magnetic soft and magnetically hard material layered rotor, whereby the jacket is flat air gaps with the stator poles differing from soft and hard material form, Fig. 2 to 5 from the rotor jacket surface of FIG. 1 deviating jacket surfaces while fulfilling the condition of small air gaps in the soft iron area and larger Air gaps in the magnetic material area, FIG. 6 shows a layered rotor with a basic dimensioning according to FIGS. 1 to 5, the magnetic material However, it is composed of individual blocks that are upright on the soft magnetic Middle part are placed, Fig. 7 shows an embodiment similar to that of Fig. 5, Deviating from this, the magnetic material is partially made of soft magnetic material in the middle part Material is embedded, FIG. 8 shows a rotor with a soft magnetic central part, the side parts of which form noses on one side on the right and left of the hard magnetic parts, 9 shows a modified rotor according to FIG. 8, in which the hard magnetic parts are covered by soft magnetic pole pieces, Fig. 10 is a layered one Rotor with a basic dimensioning according to FIGS. 1 to 5, the Magnetic material, however, is composed of individual blocks that are flat the soft magnetic middle part are attached.

Ein Einphasensynchronmotor nach Fig. 1 weist ein Statoreisen 3 und einen Rotor 5 auf. Das Statoreisen 3 ist U-förmig ausgebildet. Auf die Schenkel 7 des Statoreisens sind Erregespulen 9 aufgeschoben. Zwischen den freien Schenkelenden 11 der Eisenschenkel 7 sind Statorpole 13 ausgebildet. Die Polbogen dieser Statorpole 13 setzen sich jeweils aus einem Polbogenteil 15 und einem Polbogenteil 17 zusammen, wobei der Radius der Polbogenteile 15 größer ist als der Radius der Polbogenteile 17. Der zwischen den Polen 13 umlauffähig angeordnete Rotor 5 setzt sich aus einer Materialschichtung zusammen. Das Mittelteil 19 des Rotors, durch das die Rotorwelle 21 geführt ist, besteht aus weichmagnetischem Material, wie beispielsweise Eisen.A single-phase synchronous motor according to FIG. 1 has a stator iron 3 and a rotor 5. The stator iron 3 is U-shaped. On the thighs Excitation coils 9 are pushed on 7 of the stator iron. Between the free leg ends 11 of the iron legs 7 are stator poles 13. The pole arcs of these stator poles 13 are each composed of a pole arc part 15 and a pole arc part 17, wherein the radius of the pole arc parts 15 is greater than the radius of the pole arc parts 17. The rotatable between the poles 13 arranged rotor 5 is composed of a Material layering together. The middle part 19 of the rotor through which the rotor shaft 21 is made of soft magnetic material, such as iron.

Beiderseits des Mittelteiles 19 sind radial nach außen durch Ankleben Magnetsegmente 23 angeordnet, die aus hartmagnetischem Material bestehen. Das hartmagnetische Material kann beispielsweise aus Selten-Erden-Material, wie z. B. Samarium-Cobalt oder Neodymium-Eisen-Bor, bestehen. Die Trennebenen 25 zwischen dem weichmagnetischen Mittelteil 19 und den Magnetsegmenten 23 verlaufen parallel zueinander und beiderseits zur Achsrichtung des Rotors 5 bzw. der Rotorwelle 21. Der weichmagnetische Mittelteil 19 ist damit rechteckförmig, wobei allerdings die außen gelegenen Polflächen 27 ballig ausgebildet sind bzw. Teilzylinderflächen aufweisen.Both sides of the middle part 19 are radially outward by gluing Arranged magnet segments 23, which consist of hard magnetic material. The hard magnetic one Material can, for example, from rare earth material, such as. B. Samarium cobalt or neodymium-iron-boron. The dividing lines 25 between the soft magnetic Middle part 19 and the magnet segments 23 run parallel to one another and on both sides to the axial direction of the rotor 5 or the rotor shaft 21. The soft magnetic middle part 19 is thus rectangular, although the pole faces 27 are convex or have partial cylinder surfaces.

Die Pol flächen 27 des weichmagnetischen Mittelteiles 19 sind von der Achse 21 des Rotors so weit entfernt bzw.The pole surfaces 27 of the soft magnetic central part 19 are of the axis 21 of the rotor so far away or

haben einen Radius rl, der so wenig wie möglich kleiner ist als der Radius r2 der Polbogenteile 17. Die Differenz zwischen rl und r2 soll so klein wie möglich sein, wie es Fertigungstoleranzen überhaupt zulassen. Je geringer der Abstand, desto besser die Wirkung.have a radius rl which is as little as possible smaller than that Radius r2 of the pole arcs 17. The difference between rl and r2 should be as small as be possible, as manufacturing tolerances allow. The closer the distance, the better the effect.

Die Polflächen 31 der Magnetsegmente 23 haben einen Radius r3, der kleiner ist als der Radius rl der Polflächen 27 des weichmagnetischen Mittelteiles. Der Luftspalt der Polbogenteile 17 gegenüber den Polflächen 27 ist damit kleiner als der Luftspalt gegenüber den Polflächen 31.The pole faces 31 of the magnet segments 23 have a radius r3, the is smaller than the radius rl of the pole faces 27 of the soft magnetic central part. The air gap between the pole arc parts 17 and the pole faces 27 is thus smaller than the air gap with respect to the pole faces 31.

Dieser Luftspalt zwischen Polbogenteilen 17 und Polflächen 31 ist in Fig. 1 mit LM bezeichnet. Dieser Luftspalt LM soll so groß sein, daß das Klebemoment des Motors auf einen Wert erniedrigt wird, bei dem die Grenzschwingungen unterhalb der Spannung liegen, bei der der Motor aufgrund seiner Dimensionierung und seiner Belastung anläuft, die Grenzschwingungen also nicht bei einer höheren Spannung auftreten. Dies ist der Fall, wenn die Eigenfrequenz des mit kleiner Amplitude frei schwingenden Systems aus Rotor und Last ungleich der Netzkreisfrequenz We ist. Vorzugsweise soll go dabei kleiner als 0,9 bis 0,8 We sein.This air gap between pole arc parts 17 and pole faces 31 is designated LM in FIG. 1. This air gap LM should be so large that the adhesive torque of the motor is reduced to a value at which the limit vibrations are below the voltage at which the motor starts due to its dimensioning and load, i.e. the limit vibrations do not occur at a higher voltage. This is the case when the natural frequency of the system consisting of rotor and load, which oscillates freely with a small amplitude is not equal to the network angular frequency We. Preferably go should be less than 0.9 to 0.8 We.

Durch die unterschiedlich groß bemessenen Luftspalte LM zwischen Polbogenteilen 7 und Magnetpolflächen 31 einerseits und Polbogenteilen 17 und Eisenpolflächen 27 andererseits ergibt sich bei Drehung des Rotors eine schwankende Reluktanz bzw. ein stark schwankender Leitwert für die Statorspulen bei gleichzeitiger Begrenzung der A Klebemomentamplitude Mkl.Due to the differently sized air gaps LM between pole arc parts 7 and magnetic pole faces 31 on the one hand and pole arc parts 17 and iron pole faces 27 on the other hand There is a fluctuating reluctance or a strongly fluctuating reluctance when the rotor rotates Conductance for the stator coils with simultaneous limitation of the adhesive torque amplitude Mkl.

In der Zeichnung ist im Bereich der Magnetsegmente 23 durch Pfeile 35 eine gleichsinnige diametrale Magnetisierung des Rotors aufgezeigt. Auch eine Konzentrierung der Feldlinien der Dauermagnetsegmente 23 im Mittelbereich der Magnetpolflächen 31 ist möglich zur Vergrößerung des Asymmetriewinkels , wobei t der Winkel ist zwischen der Richtung des Statorfeldes 38 und der Rotorposition 37 bei abgeschalteten Statorspulen.In the drawing, in the area of the magnet segments 23 is indicated by arrows 35 shows a diametrical magnetization of the rotor in the same direction. Also one Concentration of the field lines of the permanent magnet segments 23 in the central area of the magnetic pole surfaces 31 is possible to increase the angle of asymmetry, where t is the angle between the direction of the stator field 38 and the rotor position 37 when the stator coils are switched off.

In Fig. 1 ist die mittlere Lage des Statormagnetfeldes durch die Linie 38 angegeben. Der größte magnetische Leitwert tritt dann für die Statorspulen 9 auf, wenn die Polflächen 27 des Eisenmittelteiles so gedreht sind, daß sie in Richtung des Statorfeldes 38 ausgerichtet sind.In Fig. 1, the middle position of the stator magnetic field is through the line 38 specified. The greatest magnetic conductance then occurs for the stator coils 9 on when the pole faces 27 of the iron center part are rotated so that they are in the direction of the stator field 38 are aligned.

In den weiteren Ausführungsbeispielen geht es im wesentlichen darum, unter der Voraussetzung einer möglichst großen Reluktanzschwankung durch Reduzierung des Luftspaltes zwischen dem weichmagnetischen Mittelteil und den Statorpolen und einer Vermeidung der Grenzschwingungen durch eine passend gewählte Vergrößerung des Luftspaltes zwischen den hartmagnetischen Rotorkomponenten und den Statorpolen eine möglichst fertigungsgünstige Ausführung der hartmagnetischen Rotorteile unter Verwendung unterschiedlicher Ausgangsgeometrien und Bearbeitungsverfahren zu erreichen. Als zusätzlicher Effekt wird die Erhöhung des Asymmetriewinkels t berücksichtigt. Zusätzlich wird die Möglichkeit betrachtet, die Phasenverschiebung zwischen der Rotorstellung, in der der Magnetfluß maximal ist, und der Rotorstellung, in der die Reluktanz maximal ist, ungleich 900 zu machen, um die Verbesserung der Gleichlaufschwankung an unterschiedliche Belastungsfälle anzupassen.In the other exemplary embodiments, it is essentially a question of under the condition that the reluctance fluctuation is as large as possible through reduction of the air gap between the soft magnetic central part and the stator poles and an avoidance of the limit oscillations through an appropriately selected magnification the air gap between the hard magnetic rotor components and the stator poles a design of the hard magnetic rotor parts that is as inexpensive to manufacture as possible Use of different starting geometries and machining processes. The increase in the asymmetry angle t is taken into account as an additional effect. In addition, the possibility of the phase shift is considered between the rotor position in which the magnetic flux is maximum and the rotor position in that the reluctance is maximum, to make it not equal to 900 in order to improve the wow and flutter adapt to different load cases.

In Fig. 2 sind die Magnetsegmente von den Polflächen 27 des Mittelteiles 19 in Richtung auf die Mittelteilmitte 41 zurückgenommen unter Ausbildung von zurückgesetzten Magnetsegmentflächen 43a. Das gleiche gilt für die Fig. 3, 4, 5, 7, 8 und 9. Die Magnetpolflächen 31a an den Magnetsegmenten 23a der Fig. 2 sind damit verkürzt.In Fig. 2 the magnet segments are from the pole faces 27 of the central part 19 withdrawn in the direction of the middle part center 41 with the formation of recessed ones Magnet segment surfaces 43a. The same applies to Figs. 3, 4, 5, 7, 8 and 9. The Magnetic pole surfaces 31a on the magnet segments 23a of FIG. 2 are thus shortened.

Bei den Fig. 3, 4, 5, 7, 8, 9 gibt es entsprechend den zurückgesetzten Magnetsegment-Absatzflächen 43a zurückgesetzte Magnetsegment-Absatzflächen 43b, 43c, 43d, 43e, 43f und 43g.In FIGS. 3, 4, 5, 7, 8, 9 there are correspondingly those that are set back Magnet segment shoulder surfaces 43a, recessed magnet segment shoulder surfaces 43b, 43c, 43d, 43e, 43f and 43g.

Die Rotorausführungsformen nach den Fig. 2 bis 5 entsprechen einander mit Ausnahme der Ausbildung der Polflächen 31. Während die Polfläche 31a gekrümmt ist, entsprechend der Ausbildung nach Fig. 1, haben die Polflächen 31b nach Fig. 3 zur Vergrößerung des Asymmetriewinkels t eine Dachform mit dem Scheitel im Bereich 32. Bei Fig. 4 sind die Magnetsegmentpolflächen 31c der Magnetsegmente 23c eben ausge' .ldet, so daß sich bei jedem Segment 23c in Richtung auf die Statorpole vorstehende Segmenteckbereiche 37c ergeben. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 sind die Polflächen 31d zwar eben, wie in Fig. 4, jedoch sind angefaste Eckflächen 37d vorhanden, über die sich die Polflächen 31d besser in die Polbogenteile 15 und 17 des Statoreisens einpassen.The rotor embodiments according to FIGS. 2 to 5 correspond to one another with the exception of the formation of the pole faces 31. While the pole face 31a is curved 1, the pole faces 31b according to FIG. 3 to enlarge the asymmetry angle t a roof shape with the apex in the area 32. In FIG. 4, the magnet segment pole faces 31c of the magnet segments 23c are flat aus' .ldet so that each segment 23c protrudes in the direction of the stator poles Segment corner regions 37c result. In the embodiment according to FIG. 5, the pole faces are 31d is flat, as in FIG. 4, but there are chamfered corner surfaces 37d above which the pole faces 31d better in the pole arc parts 15 and 17 of the stator iron fit in.

Die Ausführungsform nach Fig. 7 entspricht im wesentlichen der nach Fig. 5. Die Magnetsegmente 23e sind in diesem Fall in das Eisenmittelteil l9e eingelassen. Dabei wird die Eisenpolfläche 27e symmetrisch zur Längsachse des Mittelteils 19e in Umlaufrichtung durch verlängerte Polteile 27e' vergrößeret. An den verlängerten Polteilen 27e bilden sich Nasenteile 39e des weichmagnetischen Mittelteils 19e aus, die die Absatzflächen 43e teilweise überdecken.The embodiment according to FIG. 7 corresponds essentially to that according to Fig. 5. The magnet segments 23e are embedded in the iron center part 19e in this case. The iron pole surface 27e becomes symmetrical to the longitudinal axis of the central part 19e Enlarged in the direction of rotation by elongated pole parts 27e '. At the extended Pole parts 27e form nose parts 39e of the soft magnetic middle part 19e, which partially cover the shoulder surfaces 43e.

Etwas ähnliches gilt für die Fig. 8 und 9, wobei abermals die Eisenpolflächen 27f, 27g in Umlaufrichtung durch verlängerte Polflächen 27f', 27g' vergrößert sind und die verlängerten Polflächen 27f', 27g' sich an Nasenteilen 39f, 39g des weichmagnetischen Mittelteiles 19f, 19g ausbilden, die die Absatzflächen 43f und 43g teilweise überdecken. Die Nasenteile 39f, 39g sind jedoch nicht mehr symmetrisch, sondern einseitig zur Längsachse des Mittelteils 19f, l9g angeordnet. Dadurch wird erreicht, daß eine Phasenverschiebung zwischen.Reluktanzverlauf und Magnetflußverlauf erzielt wird, die für einen bestimmten Betriebsfall des Motors optimale Gleichlaufverbeserung bringt.Something similar applies to FIGS. 8 and 9, the iron pole surfaces again 27f, 27g are enlarged in the direction of rotation by elongated pole faces 27f ', 27g' and the elongated pole faces 27f ', 27g' are attached to the nose parts 39f, 39g of the soft magnetic Form the middle part 19f, 19g which partially cover the shoulder surfaces 43f and 43g. The nose parts 39f, 39g, however, are no longer symmetrical, but one-sided to the Arranged longitudinal axis of the central part 19f, 19g. This ensures that a Phase shift between reluctance curve and magnetic flux curve is achieved, the optimum synchronization improvement for a specific operating case of the motor brings.

Der Unterschied zwischen der Fig. 8 und Fig. 9 besteht darin, daß die Magnetsegmente 23f und 23g unterschiedlich ausgebildet sind. Bei Fig. 8 sind die Magnetsegmente 23f einstückig ausgebildet, während die Magnetsegmente 23g bei Fig. 9 aus einem flächigen Block und aus einem aufgesetzten Polstück 45g bestehen.The difference between Figs. 8 and 9 is that the magnet segments 23f and 23g are designed differently. In Fig. 8 are the magnet segments 23f formed in one piece, while the magnet segments 23g at Fig. 9 consist of a flat block and an attached pole piece 45g.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 6 und Fig. 10 sind die Magnetsegmente 23i und 23k aufgelöst in Einzelblöcke mit Teilpolflächen 31i und 31k. Die Hohe der einzelnen Teilmagnetsegmentblöcke 23i' nach Fig. 6 ist so gewählt, daß die Teilmagnetpolflächen 31i sich stufen- oder terrassenförmig in die Polbogenteile 15 und 17 einpassen. Die einzelnen Magnetsegmentblöcke 23i' sind längs der Trennebenen 25 aneinander gesetzt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 sind die einzelnen Teilmagnetsegmentblöcke 23k' der Magnetsegmente 23k parallel zu den Trennebenen 25 aufeinander geschichtet und in ihrer Länge parallel zum weichmagnetischen Mittelteil stufenweise verkürzt, so daß die Teilpolflächen 31k sich stufenförmig in die Rundung der Polbogenteile 15 und 17 einpassen.In the embodiments according to FIGS. 6 and 10, the magnet segments are 23i and 23k broken down into individual blocks with Partial pole faces 31i and 31k. The height of the individual partial magnet segment blocks 23i 'according to FIG. 6 is selected so that that the partial magnetic pole faces 31i are stepped or terraced in the pole arc parts Fit 15 and 17. The individual magnet segment blocks 23i 'are along the parting planes 25 put together. In the embodiment according to FIG. 10, the individual partial magnet segment blocks 23k 'of the magnet segments 23k are stacked on top of one another parallel to the parting planes 25 and gradually shortened in length parallel to the soft magnetic central part, so that the partial pole faces 31k step into the rounding of the pole arc parts Fit 15 and 17.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 3, 6 und 10 ergibt sich eine Vergrößerung des Asymmetriewinkels t zur Verbesserung des Anlaufes gegen Reibung.In the embodiments according to FIGS. 3, 6 and 10 there is an enlargement of the asymmetry angle t to improve the start-up against friction.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Single-phase synchronous motor with a two-pole, permanently magnetically excited rotor and a stator iron, which with the help of the coils between Stator poles forms a two-pole stator field, with the rotor having a higher value Permanent magnet material is equipped and starts up without limit oscillations, thereby characterized in that the rotor consists of a stratification which forms pulsating torques is made up of hard and soft magnetic materials, - the stratification a soft magnetic central part (19, 19e, 19f) carrying the rotor shaft (21), 19g) and hard magnetic magnet segments attached to it on both sides in the radial direction (23 to 23k) exists, which are magnetized approximately diametrically in the same direction, the soft magnetic middle part (19, 19e, 19f, 19g) iron rotor poles (27 to 27g) has, the air gaps with the stator poles (13) formed as small as possible are, while the magnet rotor poles formed by the magnet segments (23 to 23k) (31 to 31k) with the stator poles (13) have such large air gaps that the adhesive torque is lowered to such a low value that the engine is free from limit oscillations starts up.

2. Single-phase synchronous motor according to claim 1, characterized in that the natural frequency of the system of rotor and load which oscillates freely with a small amplitude unequal to the network angular frequency We and the change in the magnetic conductance when the rotor rotates is maximum due to a minimal air gap between the soft magnetic central part and the stator poles.

3. Single-phase synchronous motor according to claim 2, characterized in that that the natural frequency X o is less than 0.9 to 0.8 e and the change in the magnetic The maximum conductance is due to a minimum air gap between the soft magnetic Middle part and stator poles.