DK172233B1 - Reluktansmotor af kommuteringstypen - Google Patents

Description

i DK 172233 B1

Den foreliggende opfindelse angår en reluktansmotor til en eller flere faser af en kommuteret jævnstrøm af den art, som er angivet i indledningen til det vedføjede krav 1.

5 En reluktansmotor består af en stator til en eller flere faser, hvor hver fase kan have en eller flere poler, der hver især har en eller flere viklinger. Viklingerne er for hver fase enten seriekoblede, parallelkoblede eller serie- og parallelkoblede. Statoren omgiver rotoren, som i reglen har ud-10 prægede poler, som enten er symmetriske eller usymmetriske for at give et startmoment.

Ved hjælp af en såkaldt kommuteringsanordning tilføres jævnstrømsimpulser til de respektive faser med visse forudbestemte 15 vinke 1 interva1 ler for rotoren, og derved opnås det ønskede drejningsmoment i motoren. Dette vinkel interval for rotoren afføles af en rotorpositionsgiver, som afgiver signaler til en styreenhed, som igen kontrollerer et krafttrin for hver fase.

20 I visse tilfælde er det ønskeligt, at en motor kan drives med et lavt omdrejningstal og et tilsvarende højere drejningsmoment. Dette opnår man ved kendte motorer ved at øge antallet af faser og dermed antallet af poler i statoren. Dette indebærer imidlertid, at man får flere viklinger, hvilket indebæ-25 rer såvel mere arbejde som mere kobber, hvilket igen indebærer en ofte ikke uvæsentlig fordyrelse af motoren.

Selve kommuter i ngsprincippet, hvorved en rotorposit i onsgi ver af f.eks. optisk type, som styrer en kontrolenhed, hvortil et 30 effekttrin er tilsluttet, er kendt og beskrives f.eks. i det engelske patentskrift nr. 1.597.790. Her kan også nævnes, at en høj kommuteringsfrekvens stiller store krav til rotorpositionsgivernes vinkelnøjagtighed. En for tidlig eller for sen tilslutning eller afbrydelse leder til en dårligere virknings-35 grad for motoren.

Fra GB 2.089.136 kendes en elektrisk motor med en rotor, der er forsynet med et stort antal tænder, der ligger over for 2 DK 172233 B1 tilsvarende tænder på poler på en stator. De mange små tænder har givet anledning til flere problemer og gør det nødvendigt at have relativ stor indbyrdes afstand mellem statorpolerne. Lignende konstruktioner er beskrevet i US-PS 2.054.678 og US-5 PS 4.025.810. At anvende poler med tænder er kendt ved andre motortyper først og fremmest stepmotorer, men disse motortyper er dog ikke kommuteringsmotorer, men derimod i reglen stepmotorer. En sådan motor af vekselstrømstypen findes beskrevet i det amerikanske patentskrift nr. 4.035.680.

10

Fra US-PS 3.344.325 kendes endvidere en stepmotor med en permanent magnetiseret rotor med seks poler i stjerneform, der er omgivet af fire statorsektioner med hver sin vikling. Hver statorsekti on har to tænder, der altid har modsat polaritet, 15 idet viklingen ligger rundt om den del af statorsektionen, der forbinder de to tænder.

Formålet med den foreliggende opfindelse er derfor at tilvejebringe en reluktansmotor med få faser i forhold til omdrej-20 ningstallet, dvs. med så få viklinger som muligt, og med det størst mulige moment.

Opfindelsen løser dette problem på den måde, som angives i den kendetegnende del af det vedføjede krav 1. Reluktansmotoren 25 ifølge den foreliggende opfindelse er forsynet med en stator med viklinger til mindst to faser anbragt rundt om to eller flere poler for hver fase og på en sådan måde, at polerne omgiver en rotor med to eller flere rotorpoler. Motoren er af kommuteringstypen med en rotorpositionsgiver eller lignende 30 hermed ækvivalent indretning til afføling af rotationen, og statorens poler er forgrenede og danner tænder med to eller højst tre tænder per pol. Opfindelsen er ejendommelig ved, at mellemrummene mellem de yderste tænder af tilstødende stator-poler er kortere end mellemrummene mellem tænder på en og sam-35 me statorpol. Herved opnår man, at motoren får et lavt omdrejningstal og et tilsvarende højere moment, men alligevel er enkel og billig ved, at der kun indgår få viklingsspoler og dermed også en relativ lille kobbermængde.

3 DK 172233 B1

Ved en særlig fordelagtig udførelsesform af opfindelsen er fortrinsvis motoren tofaset med to poler per fase og med to tænder per pol, og afstanden mellem de to tænder på samme pol er større end afstanden mellem to ved siden af hinanden 1 i g — 5 gende tænder, som sidder på hver sin ved siden af hinanden liggende pol. I denne udførelsesform er det fordelagtigt, hvis rotorpolerne er komplementerede med hjælpepoler for at tilvejebringe et veldefineret startmoment.

10 Opfindelsen beskrives i det følgende nærmere under henvisning til de vedføjede tegninger, hvor fig. 1 viser en reluktansmotor ifølge kendt teknik, som er trefaset og har seks statorpoler og fire rotorpoler, 15 fig. 2 viser en anden reluktansmotor ifølge kendt teknik, og som er tofaset med fire statorpoler og 2 rotorpoler, og fig. 3 viser en reluktansmotor ifølge den foreliggende opfin-20 delse med to faser med fire statorpoler og seks rotorpoler og med statorpolerne forgrenede i to tænder per pol.

Samtlige tre motorer forudsættes at være af den kommuterede art (switched type) med kommutering og afføling af rotationen 25 ifølge kendt teknik.

Samtlige tre motorer i figurerne antages at arbejde med omdrejningstallet 3000 omdrejninger per minut. Den i fig. 1 viste motor har seks poler og ligeledes seks viklingsspoler 21.

30 Motoren er trefaset og polerne arbejder sammen parvis. Rotoren 22 har fire rotorpoler 23-26. Hjælpepoler til startmoment behøves ikke i trefasede reluktansmotorer. Kommuteringsfrekven-sen ved 3000 omdrejninger per minut bliver for denne motorvariant 600 Hz.

I fig. 2 vises en reluktansmotor, som også er af kendt art. Den er tofaset med fire poler og fire viklingsspoler på sta- 35 4 DK 172233 B1 toren. De to rotorpoler 31 henholdsvis 32 er forsynet med hjælpepoler 33 og 34 for at tilvejebringe et veldefineret startmoment. Når denne motor, ligesom den i fig. 1 viste variant, roterer med et omdrejningstal på 3000 omdrejninger per 5 minut, giver den et væsentligt lavere drejningsmoment end den i fig. 1 viste variant. Kommuteringsfrekvensen bliver dog lavere, nærmere bestemt 200 Hz, hvilket er en fordel, idet hvirvelstrømstabene bliver mindre, hvilket igen forbedrer virk-n i ngsgraden.

10 I fig. 3 vises en udførelsesform af en reluktansmotor ifølge den foreliggende opfindelse. I det viste eksempel er valgt en tofaset motor med fire poler og med to tænder per pol. I visse forbindelser kan det være fordelagtigt med et andet faseantal, 15 et andet antal poler per fase, og med to eller tre tænder per pol. Fordelene ved at have poler med tænder er i reglen størst ved to eller tre tænder per pol. Ved flere tænder per pol bliver kommuteringsfrekvensen så høj, at den gevinst, man søger ved enkelhed, lavt omdrejningstal og moment, ædes op af de 20 forøgede hvirvelstrømstab.

I det i fig. 3 viste udførelseseksempel af opfindelsen er sta-toren indrettet til to faser, hvor hver fase har to viklings-spoler 7, 9, henholdsvis 8, 10 rundt om hver sin pol 3, 5, 25 henholdsvis 4, 6. Polerne forgrener sig og ender i to tænder 12, 13 m.fl. Disse tænder er i det viste eksempel anbragt således, at de tænder, som tilhører samme pol, sidder dobbelt så langt væk fra hinanden, som to ved siden af hinanden liggende tænder, som sidder på forskellige poler. Statoren 1 omgiver 30 endvidere rotoren 2, som i den valgte udformning af statoren er forsynet med seks ens poler 11 og i direkte tilslutning til disse seks hjælpepoler 14. I det valgte eksempel roterer motoren mod uret.

35 Den i fig. 3 viste variant af motoren ifølge den foreliggende opfindelse modsvarer i kompleksitet og omkostninger ved fremstilling den i fig. 2 viste kendte motor, men har ved samme

Claims (2)

1. Reluktansmotor som fødes af DC-impulser, der styres af en rotationsfølerindretning, hvilken motor har mindst to faser og omfatter en stator (1) og en rotor (2), idet statoren er konstrueret som et kontinuert magnetisk kredsløb, og idet stator-polerne (3, 4, 5, 6) for de forskellige faser er indrettet i 20 rækkefølge langs rotorens omkreds, således at hver pol støder op til poler tilhørende en anden fase, og således at diametralt modsatte poler tilhører samme fase, og hvor hver stator-pol har to eller tre tænder (12, 13) per statorpol, og hvor rotoren er forsynet med tænder (11) indrettet til at samvirke 25 med statortænderne, kendetegnet ved, at mellemrummene mellem de yderste tænder af tilstødende statorpoler er kortere end mellemrummene mellem tænder på en og samme stator-po 1 .

2. Reluktansmotor for en to-faset motor ifølge krav 1, kendetegnet ved, at rotor tænderne (11) er af usymmetrisk form med yderligere tænder/hjælpetænder (14) for at danne et startmoment. 35 for EMS Electronic Motor Systems AB p.p. Chas. Hude