DE1018143B - Synchronous motor with an armature provided with permanent magnetic poles - Google Patents

Description

Synchronmotor mit einem mit dauermagnetischen Polen versehenen Anker Es sind Synchronmotoren bekannt, die im synchronen Betrieb ohne Gleichstromerregung laufen, deren aus magnetisierbarem Material bestehender Läufer auf einem Teil seiner axialen Länge Aussparungen aufweist, die zwischen sich Polstücke bilden, und weiterhin Synchronmotoren, die mit einer der Polzahl dies Ständers entsprechenden Anzahl von Synchronisierungsnuten und einer Käfigwicklung auf dem Läufer versehen sind, wobei die Synchronisier rungsnuten sich nur über einen Teil der axialen: Länge des Läufers erstrecken. Bei einem in dieser Weise ausgebildeten zweipoligen Motor kann das Synchronisieren in zwei gegeneinander um 180° versetzten Stellungen des Läufers stattfinden.Synchronous motor with an armature provided with permanent magnetic poles Synchronous motors are known which operate in synchronous mode without DC excitation run whose rotor made of magnetizable material on part of its axial length has recesses that form pole pieces between them, and further Synchronous motors with a number of poles corresponding to the number of stator Synchronization grooves and a cage winding are provided on the rotor, wherein the synchronization grooves only cover part of the axial length of the rotor extend. With a two-pole motor designed in this way, the synchronization can take place in two rotor positions offset by 180 °.

Für bestimmte Zwecke, beispielsweise zum Abtasten von Filmen. beim Fernsehen, in welchem Fallei der Film kontinuierlich mit einer konstanten Geschwindigkeit von 25 Bildern je Sekunde fortbewegt wird und die Filmbewegung mit den Biildsynchronisierimpulsen des Fernsehsignals nicht nur synchron verlaufen muß, sondern Filmbewegung und Synchronisierimpulse auch im richtigen Phasenverhältnis zueinander stehen müssen, muß von, einem solchen Motor gefordert werden., daß die Phase dies Läufers gegenüber dem Netz eindeutig beistimmt ist. Diese Bedingung ist bei bekannten Motorausführungen nicht erfüllt, weil in dem Augenblick, in dem der Läufer in Synchronismus gelangt, in einem Läuferpol entweder ein Nordpol oder ein Südpol induziert werden kann und somit bei einem vierpoligen Motor vier verschiedene, um 90° versetzte Läuferlagen gegenüber dem Drehfeld des Ständers möglich sind.. Bei einem Synchronmotor mit einem mit dauermagnetischen Polen versehenen Anker, der auch einen mit einer Käfigwicklung versehenen Teil und eine Anzahl vorspringender Pole aufweist, die gleich der Anzahl der dauermagnetischen Pole sind, wird der genannten Problemstellung dadurch entsprochen, daß die dauermagnetischen Pole gegenüber den körperlichen Polen so weit verdreht sind. daß die von den unterschiedlichen Polen gelieferte resultierende Drehmomentenkurve als Funktion der Winkelverschiebung in elektrischen Graden des Ankers gegenüber dem Ständer nur einmal je 360 elektrische Grade positiv ist.For certain purposes, such as scanning films. at the Television, in which case the film is continuous at a constant speed of 25 frames per second is moved and the film movement with the image synchronization pulses of the television signal must not only be synchronous, but film motion and synchronizing pulses must also be in the correct phase relationship to one another, must be of such a Motor are required. That the phase of this rotor with respect to the network is clear is agreed. This condition is not met with known engine designs, because at the moment when the rotor comes into synchronicity, in a rotor pole either a north pole or a south pole can be induced and thus with a quadrupole Motor has four different rotor positions offset by 90 ° in relation to the rotating field of the Stator are possible .. With a synchronous motor with a permanent magnet Pole provided armature, which also has a cage winding part and has a number of salient poles equal to the number of permanent magnets Poles are, the problem is met in that the permanent magnetic Poles are so twisted in relation to the physical poles. that those of the different Resulting torque curve supplied to Poland as a function of the angular displacement in electrical degrees of the armature compared to the stator only once 360 electrical Grade is positive.

Die Erfindung wird an Hand der ein Ausführungsbeispiel wiedergebenden Zeichnung näher erläutert. Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen in Vorderansicht eine Seitenansicht von rechts bzw. einen Schnitt gemäß der Linien I-I eines Ankers eines Synchronmotors gemäß der Erfindung.The invention is illustrated by means of an exemplary embodiment Drawing explained in more detail. 1, 2 and 3 show a side view in front view from the right or a section along the lines I-I of an armature of a synchronous motor according to the invention.

Der Anker besteht aus zwei Teilen, einem Teil 1 mit vier dauermagnetischen Polen N und S und einem Teil 2 mit vier vorspringenden Polen 3 bis 6 aus Weicheisen mit einer Käfigwicklung, deren Stäbe mit 7 bezeichnet sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel decken sich die dauermagnetischen Pole mit den Weicheisenpolen. In Fig. 2 und 3 sind auch die Ständerpole 8 und 9 schematisch dargestellt. Diese Pole sind in der üblichen Weise mit Wicklungen versehen, die mit Wechselstrom gespeist werden.The anchor consists of two parts, one part 1 with four permanent magnets Poles N and S and a part 2 with four protruding poles 3 to 6 made of soft iron with a cage winding, the bars of which are denoted by 7. In the illustrated embodiment the permanent magnetic poles coincide with the soft iron poles. In Figs. 2 and 3 the stator poles 8 and 9 are also shown schematically. These poles are in the usually provided with windings that are fed with alternating current.

Der rasche Asynchronanlauf des Motors bis zum Synchronismus erfolgt unter der Einwirkung der Käfigwicklung.The motor starts up asynchronously until it is synchronized under the action of the cage winding.

Das vom Motor gelieferte Drehmoment besteht aus der Summe M der Drehmomente M1, das von den. körperlichen Weicheisenpolen 3 bis 6 geliefert wird; und M2, das von den dauermagnetischen Läuferpolen N und S geliefert wird.The torque delivered by the motor consists of the sum M of the torques M1, that of the. physical soft iron poles 3 to 6 is supplied; and M2, that is supplied by the permanent magnet rotor poles N and S.

Die Drehmomente M1 und M2 sind. in Fig. 4 als, Funktionen der Winkelverschiebung a (in elektrischen Graden) zwischen den Läufer- und Ständerpolen dargestellt, wobei der Einfachheit halber angenommen ist, daß M1 und M2 einen sinusförmigen Verlauf und gleiche Amplitude- besiitzen. Der Verlauf von M1 und M2 ist auf einfache Weise wie folgt zu: erklären,.The torques are M1 and M2. in Fig. 4 as, functions of the angular displacement a (in electrical degrees) between the rotor and stator poles, where for the sake of simplicity it is assumed that M1 and M2 have a sinusoidal curve and have the same amplitude. The history of M1 and M2 is simple as follows to: explain.

Angenommen., in einem bestimmten Augenblick bilden die Pole 8 unter der Einwirkung der Speisewechselspannung einen N-Pol und die Pole 9 einen S-Pol, so. werden in der dargestellten Lage in den Weicheisenpolen 3 und 4 ein S-Pol bzw. ein N-Pol induziert. Das Drehmoment H1 ist dann gleich Null, weil zwischen den Läufer- und dem, Ständerpolen keine Winkelverschiebung besteht und der Arm des Kräftepaares Null ist. Angenommen, der Läufer werde jetzt nach rechts gedreht, d. h.., gegen die Drehrichtung abgebremst, so nimmt das Drehmoment M1 bis auf einen Höchstwert zu, wonach es wieder abnimmt, bis in der Lage 10 der Mittellinie 11 das Drehmoment wieder Null ist. In dieser Lage wird der Weicheisenpol 3 nämlich im gleiche Maße durch den Pol 8 und durch den Pol 9 beeinflußt, so daß er keine Polarität 'aufweist. Die Linien 10 und 11 schließen elektrisch einen Winkel von 90° ein (räumlich 45°). In Fig. 4 geht das Drehmoment M1 daher bei 0 elektrischen Granden durch Null, erreicht einen Höchstwert und geht bei 90 elektrischen Graden wiederum durch Null (Kraft = 0) und kehrt dann seine Richtung um, weil bei weiterer Drehung des Läufers nach rechts der Pol 3 (Fig. 2) vom S-Pol 9 beeinflußt wird, bis bei 180 elektrischen Graden gerade dem Pol 9 gegenüber das Drehmoment M1 wiederum gleich. Null ist (Arm= 0).Assume. At a certain moment, the poles 8 under the action of the alternating supply voltage form an N-pole and the poles 9 an S-pole, see above. an S pole and an N pole are induced in the soft iron poles 3 and 4 in the position shown. The torque H1 is then zero because there is no angular displacement between the rotor and the stator poles and the arm of the force couple is zero. Assuming that the rotor is now rotated to the right, ie. Braked against the direction of rotation, the torque M1 increases to a maximum value, after which it decreases again until the torque is zero again in position 10 of the center line 11. In this position the soft iron pole 3 is influenced to the same extent by the pole 8 and by the pole 9, so that it has no polarity. The lines 10 and 11 electrically enclose an angle of 90 ° (spatially 45 °). In FIG. 4, the torque M1 therefore goes through zero at 0 electrical degrees, reaches a maximum value and again goes through zero at 90 electrical degrees (force = 0) and then reverses its direction because the pole is turned to the right as the rotor continues to rotate 3 (Fig. 2) is influenced by the S-pole 9 until at 180 electrical degrees just the pole 9 opposite the torque M1 again equal. Is zero (arm = 0).

Das Drehmoment M2 besitzt nur die halbe Frequenz von M1. Wenn in Fig. 3 der Läufer auf entsprechende Weise nach rechts gedreht wird, nimmt das Drehmoment M2 des Läuferpoles S bis auf einen Höchstwert in der Lage genau in der Mitte zwischen den Polen 8 und 9 zu, wonach es wiederum abnimmt, bis nach 180 elektrischen Graden (90° räumlich) in der Lage gerade dem Pol 9 gegenüber das Drehmoment 0 ist (Arm = 0). Der erste Nulldurchgang von 31. liegt in Fig. 4 somit bei 0 elektrischen Graden und der zweite Nulldurchgang bei 180 elektrischen Graden. Die Nulldurchgänge von M1 und M2 decken sich bei 0:, 180, 360 elektrischen Graden usw.The torque M2 has only half the frequency of M1. If in Fig. 3 the rotor is turned to the right in the corresponding manner, the torque decreases M2 of the rotor pole S up to a maximum value in the position exactly in the middle between to poles 8 and 9, after which it again decreases until after 180 electrical degrees (90 ° spatially) in the position just opposite the pole 9, the torque is 0 (arm = 0). The first zero crossing of 31 in FIG. 4 is thus at 0 electrical degrees and the second zero crossing at 180 electrical degrees. The zero crossings of M1 and M2 coincide at 0 :, 180, 360 electrical degrees, etc.

Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die dauermagnetischen Pole S und N sich mit den Weicheisenpolen 3 bis 6 decken.This is due to the fact that the permanent magnetic Poles S and N coincide with the soft iron poles 3 to 6.

Durch Summierung von M1 und M2 in Fig. 4 erhält man das Gesamtdrehmoment M als Funktion von α. Hieraus ergibt sich, daß, weil eine halbe Umdrehung des Rotors 360 elektrischen. Graden entspricht, bei einem bestimmten Belastungsdrehmoment zwei verschiedene Scheitel 12 und 13 der Drehmomentenkurve M vorhanden. sind, bei denen das Drehmoment M positiv ist und zunimmt, so daß der Motor dennoch in der verkehrten Phase laufen kann.By summing M1 and M2 in FIG. 4, the total torque is obtained M as a function of α. It follows that because half a turn of the rotor 360 electrical. Degrees, at a given load torque two different peaks 12 and 13 of the torque curve M are present. are at where the torque M is positive and increases, so that the motor is still in the wrong phase can run.

Um diese unerwünschte Möglichkeit zu vermeiden, wird nach der Erfindung, die hier einsetzt, die folgende Lösung gewählt: In Fig. 5 ist die sinusförmige Drehmomentenkurve 1112 der Dauermagnete -um 45 elektrische Grade nach links verschoben. Aus der Zeichnung ist ohne weiteres ersichtlich, daß der Scheitel 13 verschwunden und nur der positive Scheitel 12 übriggeblieben ist. Dies ist dadurch erzielt, daß die dauermagnetischen Pole S und N gegenüber den aus Weicheisen bestehenden Läuferpolen 3 bis 6 so verdreht werden, daß der erste Nulldurchgang von 31, um 45 elektrische Grade weiter nach links verlegt wird, wodurch sich die Höchstwerte der Amplituden decken. Folglich werden die dauermagnetische. Pole gegen die Drehrichtung vorschoben. Weil 45 elektrische Grade der vierte Teil von 180 elektrischen Graden sind, bedeutet dies eine räumliche Drehung des Dauermagnets ¼ ₧ 90°= 22,5°, d. h., eine Drehung der Mittellinie 11 in Fig. 3 in die Lage 15, wobei der Winkel ß 22,5° räumlich beträgt. Die Amplitude von M2 kann durch Wahl eines stärkeren Feldes der Dauermagnete diejenige von M1 übersteigen, so daß M dann im Punkte α = 225 elektrische Grade in Fig. 5 sogar negativ wird und im Punkte a = 45 elektrische Grade positiver.In order to avoid this undesirable possibility, according to the invention, which starts here, the following solution is chosen: In Fig. 5 is the sinusoidal torque curve 1112 of the permanent magnets - shifted 45 electrical degrees to the left. From the drawing it can be seen without further ado that the vertex 13 has disappeared and only the positive one Vertex 12 is left over. This is achieved by the permanent magnetic Poles S and N are so twisted in relation to the rotor poles 3 to 6 made of soft iron be that the first zero crossing of 31 to 45 electrical degrees further after is relocated to the left, whereby the maximum values of the amplitudes coincide. Consequently be the permanent magnet. Poles advanced against the direction of rotation. Because 45 electric Degrees are the fourth part of 180 electrical degrees, this means spatial Rotation of the permanent magnet ¼ ₧ 90 ° = 22.5 °, d. i.e., a rotation of the center line 11 in FIG. 3 in position 15, the angle β being 22.5 ° spatially. The amplitude of M2 can be that of M1 by choosing a stronger field of the permanent magnets so that M then at point α = 225 electrical degrees in FIG. 5 even becomes negative and at point a = 45 electrical degrees more positive.

Das vorstehend beschriebene Verfahren kann auch bei 2-,6-,8- usw. poligen Motoren Anwendung finden:. Der Motor gemäß der Erfindung kann nicht nur beim Fernsehen, sondern auch bei Filmprojektoren Verwendung finden, bei denen das Bild durch Lichtblitze abgebildet wird und die Bilder im richtigen Phasenverhältnis zu den Lichtblitzen stehen müssen. Dies ist dadurch erzielbar, daß der Film durch den Motor nach der Erfindung angetrieben wird.The above procedure can also be used for 2-, 6-, 8-, etc. pole motors. The engine according to the invention can not only in television, but also in film projectors where the Image is mapped by flashes of light and the images in the correct phase relationship Have to stand by the flashes of light. This can be achieved by having the film through the motor is driven according to the invention.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Synchronmotor mit einem mit dauermagnetischen Polen versehenen Anker, der auch einen mit einer Käfigwicklung versehenen Teil und eine Anzahl vorspringender Pole aufweist, die gleich der Anzahl der dauermagnetischen Pole ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dauermagnetischen Pole gegenüber den körperlichen. Polen so weit verdreht sind, daß die von den unterschiedlichen Polen, gelieferte resultierende Drehmomentenkurve als Funktion der Winkelverschiebung in elektrischen Graden des Ankers gegenülmr denn Ständer nur einmal je 360 elektrische Grade poGitiv ist. PATENT CLAIMS: 1. Synchronous motor with a permanent magnet Pole provided armature, which also has a cage winding part and has a number of salient poles equal to the number of permanent magnets Pole is characterized in that the permanent magnetic poles opposite the physical. Poles are so twisted that those supplied by the different poles resulting torque curve as a function of the angular displacement in electrical Degrees of the anchor opposite to the stand only once per 360 electrical degrees positive is. 2. Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer Vorrichtung zum Bewegen von Filmen gekuppelt ist. In Betracht gezogene Druckschriften.: Deutsche Patelitschrift Nr. 535 378.2. Synchronous motor according to claim 1, characterized in that it has a Device for moving films is coupled. Publications considered: German Patelitschrift No. 535 378.