DE1438454B2 - Einphasen synchron kleinstmotor fuer pendelnden anlauf - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Einphasen- gegengesetzt sind, aber vorzugsweise nicht in den Synchron-Kleinstmotor für pendelnden Anlauf mit Spalt zwischen den Polen des anderen Satzes hineinkonzentrischer Erregerspule und um die Motorachse reichen, so daß die Rotorpolfiächen auf einer Seite angeordneten Erregerpolen aowecnseinder roiaritat des Rotors Statorzähnen einer Polarität gegenübersowie mit einem Permanentmagnetrohr, bei welchem 5 stehen, wenn die Rotorpolfiächen auf der anderen in Umfangsrichtung Reihen von Polflächen der einen Seite des Rotors Spalten zwischen Statorzähnen der Polarität mit Reihen von Polflächen der anderen gleichen Polarität gegenüberstehen (britische Patent-Polarität abwechseln, wobei die Rotorpolfiächen un- schrift 451 447). Der Selbstanlauf eines derartigen terschiedliche Polbogenlängen und Polteilungen auf- Rotors ist möglich, da der Rotor instabil wird und weisen und die Polbogenlängen der Rotorpole min- io Schwingungen ausführt, wenn die Statorpole, die den destens gleich der Polbogenlänge der Erregerpole Polflächen auf einer Seite des Rotors gegenüberstehen, sind. entgegengesetzte Polarität in bezug auf diese Rotor-

Damit ein solcher Motor von selbst anläuft, sind pole aufweisen, wobei die Umbiegung der Rotorpoldie Pole bekannter Rotoren einer bestimmten Aus- flächen an ihrer Verbindungsstelle mit dem ebenen führungsform auf verschiedene Weise angeordnet 15 Blechteil des Rotors zum magnetischen Ungleichworden, so daß diese Rotoren unterschiedliche Ruhe- gewicht zwischen Rotor- und Statorpolen für einen oder Leerlaufstellungen minimalen magnetischen Selbstanlauf des Rotors beiträgt.
Widerstandes einnehmen, in denen sie von ihren Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen augenblicklichen Laufstellungen minimalen magneti- Einphasen-Synchron-Kleinstmotor derart auszubilschen Widerstandes versetzt sind, so daß sie nicht 20 den, daß er ein Anlaufdrehmoment fast in der Größe abgeglichenen Kräften ausreichender Größe für ihren des Laufdrehmoments entwickelt,
raschen Selbstanlauf bei Erregung ihrer Felder unter- Die Erfindung ist bei einer Anordnung der eingangs liegen (Zeitschrift »Elektrotechnik und Maschinen- genannten Art darin zu sehen, daß jede Reihe von bau«, 1944, S. 319). Rotorpolflächen mehr als zwei Polflächen aufweist,

Es ist bereits ein selbstanlaufender Synchronmotor 25 daß sämtliche Polbogenlängen der Rotorpolfiächen bekannt, bei dem die Polflächen gleicher Polarität des kleiner sind als der lichte Abstand zwischen aufein-Rotors in Hälften aufgeteilt sind, so daß in der Rotor- anderfolgenden Erregerpolen gleicher Polarität und ruhestellung die Hälften der Polfiächen Statorpolen daß in jeder Rotorruhestellung kleinsten magnetientgegengesetzter Polarität gegenüberstehen (bri- sehen Widerstandes jede Rotorpolfläche nur einem tische Patentschrift 698 565). Eine derartige Anord- 30 einzigen Erregerpol, aber über dessen ganzen PoI-nung gibt dem Rotor gute Anlaufeigenschaften, je- bogen, in der Weise gegenübersteht, daß die in entdoch geht dies auf Kosten des Laufdrehmomentes, gegengesetzte Rotordrehrichtungen führenden Enden wie sich aus der Laufstellung minimalen magnetischen wenigstens zweier Rotorpolflächen mit Enden der geWiderstandes ergibt, bei der die Hälften einer jeden genüberstehenden Erregerpole ausgerichtet sind und Polfläche von dem am nächsten liegenden Statorpol 35 die Rotorpolfiächen sich am Umfang über die Polin entgegengesetzten Richtungen angezogen werden. bögen der gegenüberstehenden Erregerpole hinaus Wenn die Polflächen gleicher Polarität nicht unter- über Distanzen erstrecken, deren Summe in einer teilt, sondern kontinuierlich ausgebildet wären, würde Rotordrehrichtung verschieden von der Summe in der der Rotor ein gutes Laufdrehmoment haben, er entgegengesetzten Rotordrehrichtung ist.
würde jedoch als Selbstanlaufmotor für praktische 40 Bei einem derartigen erfindungsgemäßen Selbst-Zwecke auf Grund der symmetrischen Polflächen- anlaufmotor wird eine Verbesserung der Selbstanlaufanordnung unter gleichzeitiger Ausrichtung der Pol- eigenschaften erreicht, ohne daß das Laufdrehflächen mit den Statorpölen ungeeignet sein. moment dadurch nachteilig beeinflußt wird. Dies ge-

Ferner ist ein Synchronmotor mit Selbstanlauf- schieht dadurch, daß der Rotor in Ruhestellungen ge-

eigenschaften bekannt, bei dem eine Polflächenanord- 45 bracht wird, welche den Laufstellungen minimalen

nung darauf abgestellt ist, daß die Polflächen magne- magnetischen Widerstandes ziemlich nahe liegen, wo-

tisch abgestoßen werden und einer maximalen Masse bei jedoch die Polflächen in der Rotorruhestellung

des Statorpolmaterials in der Rotorruhestellung ge- mit den benachbarten Erreger- oder Statorpolen aus

genüberstehen, während in der Rotorlaufstellung dem Gleichgewicht kommen; dabei ist ein solches

minimalen magnetischen Widerstandes die Polflächen 50 Ungleichgewicht zwar für die einzelnen Polflächen

einer Masse des Statorpolmaterials gegenüberstehen, klein, jedoch für die gesamten Polflächen genügend

die merklich geringer ist als die maximale Masse (bri- groß, um letztere wirksam mit dem magnetischen

tische Patentschrift 732 039). Daraus ergibt sich eine Feldfluß bei einer Wiedererregung der Erregerspule

Polflächenanordnung, bei der in der Rotorruhestel- wirken zu lassen und damit den Rotor in einen frühen

lung die Polfiächen zwei benachbarte Statorpole über- 55 und kräftigen Selbstanlauf hineinzuziehen. Auf diese

lappen, damit sie einem Maximum an Statorpolmate- Weise läuft der Rotor zuverlässig von selbst aus jeder

rial gegenüberstehen. Ein derartiger Rotor weist so- normalen Ruhestellung, aber auch aus jeder anorma-

mit gute Anlaufeigenschaften auf, er besitzt jedoch len Ruhestellung einschließlich einer Stellung, die mit

ein geringes Laufdrehmoment. einer der Laufstellungen minimalen magnetischen

Des weiteren ist bereits ein Synchronmotor für 60 Widerstandes zusammenfällt, an, wobei der Rotor bei Selbstanlauf bekannt, dessen Selbstanlaufeigenschaf- jeder anormalen Ruhestellung von selbst sogar mit ten auf einem Blechrotor symmetrischer Auslegung größerer Kraft anläuft als in einer Stellung, die basieren und dessen Polflächen in der gleichen Rieh- mit einer der Ruhestellungen minimalen magnetischen tung umgebogen sind und eine Polteilung besitzen, die Widerstandes zusammenfällt. Liegen umgekehrte norgleich der Statorpolteilung ist, wobei die Rotorpol- 65 male Ruhestellungen des Rotors so nahe bei ihren flächen eine besondere Zuordnung zu einer üblichen Laufstellungen minimalen magnetischen Widerstan-Statorpolanordnung mit einer ungeraden Anzahl von des, bei welchen keine Überlappung irgendeiner Pol-Polen aufweisen, von denen die Pole eines Satzes ent- fläche mit zwei aufeinanderfolgenden Statorpolen auf-

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tritt, wird umgekehrt der Rotor in Betrieb hauptsäch- /1 und /2 entgegengesetzter Polarität versehen ist lieh gegen die Statorpole in der gleichen Richtung, (F i g. 2), wobei von jeder Reihe zwei Polflächen dard. h. in seiner Laufrichtung angezogen und höchstens gestellt sind. Der Rotor 24 ist ein Selbstanlaufunwesentlich in seiner Laufrichtung durch andere rotor.

Statorpole behindert, wobei der Rotor auch ein hohes 5 Beim Betrieb des Motors wird der Feldspule 32 Laufdrehmoment erzeugt. Die Auslegung des Rotors Wechselstrom zur Erzeugung augenblicklicher entmit den angegebenen Eigenschaften ist somit insofern gegengesetzter Polaritäten in den Feldpolen 40 und besonders günstig, als der Rotor nicht nur in jeder 42 zugeführt, die sich in Phase mit dem Wechselstrom Ruhestellung bessere Selbstanlaufeigenschaften auf- ändern, wobei die Rotorpolflächen/1 und/2 mit den weist, sondern auch ein hohes Laufdrehmoment er- io Feldpolen zum Antrieb des Rotors synchron mit dem zeugt, das nahe an das optimale Laufdrehmoment Stromwechsel in einer bei Motoren dieser Art übherankommt, welches mit einem Motor erreicht wird, liehen Weise zusammenarbeiten,
bei dem alle Polfiächen gleichzeitig mit den Stator- Die Fig. 3 bis 5 zeigen die Erregerpole 40α, 42α polen ausgerichtet sind, bei dem jedoch eben aus die- und den Rotor 60. Die Anordnung der Erregerpole sem Grunde die Selbstanlauf eigenschaften für die 15 40« und 42 a kann wie üblich vorgenommen werden, meisten praktischen Zwecke völlig unzureichend sind. und die Pole sind kreisförmig um die Rotorachse χ Im Falle einer speziellen Ausführungsform der Erfin- herum angebracht, wobei aufeinanderfolgende Pole dung sind die Polbogenlängen der Polfiächen so ge- des einen Satzes mit aufeinanderfolgenden Polen des wählt, daß in einer beliebigen Ruhestellung minima- anderen Satzes abwechseln. Die Polteilung pa zwilen magnetischen Widerstandes des Rotors jede Pol- 20 sehen aufeinanderfolgenden Erregerpolen des einen fläche aus einer vorbestimmten Anzahl dieser Pol- oder anderen Satzes ist stets die gleiche, und alle aufflächen in Richtung der Rotordrehung weiter über einanderfolgenden Erregerpole sind ferner in einem den gegenüberstehenden Erregerpol hinausragt als Abstand mit gleicher Polteilung, die der Hälfte der jede übrige Polfläche über den gegenüberliegenden Polteilung pa entspricht, versetzt. Alle Erregerpole Erregerpol in entgegengesetzter Richtung der Rotor- 25 weisen vorzugsweise die gleiche Polbogenlänge auf. drehung hinausragt. Der Rotor 60 ist so ausgelegt, daß ein Selbstanlauf

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von in _wi_e auch ein optimales Laufdrehmoment erreicht

den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen _wj_rd. Hierzu sind die Reihen von Polflächen /3 und

erläutert. Es zeigt /4 des Rotors so angeordnet, daß jede Polfläche einer

F i g. 1 einen Schnitt durch einen Motor nach der 30 jeden Reihe nur einem Erregerpol in einer Ruhestel-

Erfindung, lung oder in einer augenblicklichen Laufstellung

F i g. 2 in Vorderansicht einen Teil des Motors minimalen magnetischen Widerstandes des Rotors ge-

nach F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, genübersteht.

Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht eines Motors Während der Rotor 24 mit den als Beispiel angegemäß der Erfindung mit abgeändertem Rotor, 35 gebenen zwei Reihen von jeweils zwei Polflächen

Fig. 4 und 5 Teilansichten ähnlich der Fig. 3, je- selbst anlaufen kann, sind Rotoren mit mehr als vier

doch den Rotor in einer anderen Betriebsstellung, Gesamtpolflächen gemäß der Erfindung dann zweck-

F i g. 5a eine Teilansicht eines Motors in abgeän- mäßig anwendbar, wenn größere Motorbelastungen

derter Ausführungsform, ein höheres Betriebsdrehmoment erfordern. Die zuge-

Fig. 6 eine vergrößerte Teilansicht eines Motors 40 ordneten Erregerpole 40a und 42a sind in an sich mit einem Rotor in einer weiteren abgeänderten Aus- bekannter Weise angeordnet. Der Permanentmagnetführungsform und Rotor 60 weist zwei Reihen von jeweils drei PoI-

Fig. 7 eine Teilansicht ähnlich der Fig. 6, wobei flächen/3 und /4 auf, von denen beide Reihen iden-

der Rotor eine andere Betriebsstellung einnimmt. tisch und auch im gleichen Winkel versetzt sind, da-

In den F i g. 1 und 2 ist mit 20 ein Synchronmotor 45 mit der Rotor dynamisch abgeglichen ist. F i g. 3 zeigt

mit einem Feld 22 und einem Rotor 24 bezeichnet. den Rotor 60 in einer der Ruhestellungen, in deren

Das Feld 22 besteht aus einem etwa schalenförmigen jeder er in unmittelbarer Nähe einer der augenblick-

Gehäuse 26, an dessen Boden 28 ein zentrischer Kern liehen Betriebsstellungen minimalen magnetischen

30, eine Feldspule 32 im Gehäuse 26 um den Kern 30 Widerstandes (F i g. 5) ist, und aus den F i g. 3 und 5

herum sowie äußere und innere Feldplatten 34 und 36 50 ergibt sich, daß jede Polfläche nur einem Erregerpol

angebracht sind, die an einem oberen Flansch 38 des in einer beliebigen Rotor-Ruhestellung und augen-

Gehäuses 26 und an dem unteren Ende des mittleren blicklichen Betriebsstellung minimalen magnetischen

Kernes 30 befestigt sind. Die äußeren und inneren Widerstandes gegenübersteht. Zur Erzielung einer

Feldplatten 34 und 36 sind mit Sätzen von inneren Unbalance der Rotorpolflächen wenigstens einer

und äußeren Feldpolen 40 und 42 versehen, die kreis- 55 Reihe in bezug auf die sich gegenüberstehenden Er-

förmig um eine Rotorachse χ angeordnet sind und regerpole für die Selbstanlaufeigenschaften des Rotors

von denen aufeinanderfolgende Pole des einen Satzes ist gemäß der Erfindung das Gesamtpolteilungsver-

mit aufeinanderfolgenden Polen des anderen Satzes hältnis zwischen den Polflächen einer jeden Reihe

in üblicher Weise abwechseln. unterschiedlich von dem Gesamtpolteilungsverhältnis

Vom zentrischen Kern 30 erstreckt sich eine Rotor- 60 der gegenüberstehenden Erregerpole. In diesem Zuwelle44, auf welcher ein Ritzel 46 gelagert ist, auf sammenhang haben die identischen Polflächen/3' dessen reduzierter Welle 48, z.B. mit Festsitz, der und /4' eine Polteilung pa', die identisch mit der Rotor 24 und ferner ein übliches Schwungrad 50 be- gleichförmigen Polteilung pa zwischen aufeinanderfestigt ist. Das Ritzel 46 kann unmittelbar eine Be- folgenden Erregerpolen eines jeden Satzes ist, wählastung antreiben, oder es kann einen Teil einer ersten 65 rend die Polteilung pa" zwischen den übrigen Pol-Stufe eines nicht dargestellten Untersetzungsgetriebes flächen /3" und /4" und ihre nächsten Polflächen /3' darstellen. Der Rotor 24 ist ein Permanentmagnet- und /4' verschieden von der Polteilung pa eines der rotor, der hintereinander mit Reihen von Polflächen Erregerpolsätze und größer als diese ist. Der größere

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Teil der Rotorpolflächen und in diesem Beispiel alle stehenden Erregerpole in der Richtung der Rotor-Rotorpolflächen weisen eine größere Polbogenlänge drehung hinausragen.

auf als die Erregerpole, und die identischen Polflächen Da die identischen Rotorpolflächen/3' und /4'

/3' und /4' weisen größere, unterschiedliche Pol- größere Polbogenlängen aufweisen als die Erregerbogenlängen als die anderen Polflächen/3" und /4" 5 pole, und ihre Enden 62 und 64 mit den benachbarauf, die zur Unbalance der Polflächen einer jeden ten Enden der gegenüberstehenden Erregerpole in Reihe beitragen. Während ferner die Rotorpolflächen jeder Rotor-Ruhestellung ausgerichtet sind (F i g. 3), /3 und /4 größere Polbogenlängen als die Erregerpole verlaufen diese Polflächen /3' und /4' mit ihren entaufweisen, besitzen sie kleinere Polbogenlängen als gegengesetzten Enden in einer Richtung über die beder lichte Abstand zwischen aufeinanderfolgenden io nachbarten Enden ihrer gegenüberstehenden Erreger-Erregerpolen gleicher Polarität. Die Polteilung zwi- pole hinaus und in diesem Beispiel in unmittelbare sehen aufeinanderfolgenden Polflächen einer jeden Nähe der am nächsten liegenden Erregerpole, ob-Reihe ist so gewählt, daß bei jeder Rotor-Ruhestel- gleich sie von diesen einen geringen Abstand aufhing minimalen magnetischen Widerstandes (F i g. 3) weisen. Nimmt man an, daß die dauernden Polaritäjede Polfläche der gesamten Polbogenlänge nur eines 15 ten der Rotorpolflächen und die beispielsweisen An-Erregerpoles entgegengesetzter Polarität gegenüber- fangspolaritäten der Erregerpole bei Wiedererregung steht. des Feldes die in F i g. 3 angedeuteten sind, ist es

Da alle Polflächen eine größere Breite als ihre ge- klar, daß die Erregerpole entgegengesetzter Polaritägenüberliegenden Erregerpole aufweisen, könnte der ten, die den Polflächen /3' und /4' gegenüberstehen Rotor andere als die vorgesehenen Rühestellungen 20 und diesen am nächsten liegen, den Rotor ziemlich (F i g. 3) einnehmen, wenn nicht folgende Gesetz- starken, abstoßenden und anziehenden Kräften ausmäßigkeit gemäß weiterer Erfindung gelten würde. setzen, die gemeinsam wirken und den Rotor im Ge-Die benachbarten Enden 62 der aufeinanderfolgenden genuhrzeigersinn zu bewegen versuchen.
Polflächen/3',/3" und /4',/4" sind in einem Winkel- Während der Rotor üblicherweise bei der tatsäch-

abstand voneinander versetzt, der gleich dem Ab- 25 liehen Bewegung auf diese beispielsweise Anfangsstand g zwischen aufeinanderfolgenden Erregerpolen polarisation der Erregerpole auf Grund seiner Trägeiner jeden Reihe ist, so daß diese benachbarten Pol- heit nicht anspricht, bringt die Anfangspolarisation flächenenden 62 mit den benachbarten Enden eines der Erregerpole den Rotor in die charakteristische Polspaltes g dazwischen ausgerichtet sind, wenn der Übergangsphase rascher Erschütterungen mit nachRotor bei der Abschaltung des Feldes zum Stillstand 30 folgenden Polarisationen der Erregerpole, bevor der kommt. Die Rotor-Ruhestellungen (F i g. 3) sind so- Rotor anläuft. So ist der Rotor 60 in F i g. 4 in einem mit fest vorgegeben und der Rotor wird magnetisch Zwischenstadium der sehr kurzen Erschütterungsin diesen Ruhestellungen gehalten; dies wird dadurch phase gezeigt, bei der der Rotor im Gegenuhrzeigererreicht, daß die Enden im Winkel versetzt werden, sinn bei der nächsten Polarisation der Erregerpole die in entgegengesetzte Richtungen der Rotordrehung 35 anlaufen kann. Die Endpolflächen /3" und /4", die wenigstens zweier Polflächen führen, ebenso wie die näher beieinander sind als die anderen Rotorpolbenachbarten Enden der beiden Erregerpole den bei- flächen und sich weniger weiter über die gegenüberden Polflächen über die gesamte Polbogenlänge ge- liegenden Erregerpole in einer Richtung der Rotorgenüberstehen. Bei dem Rotor nach dem dargestell- drehung erstrecken als die anderen Polflächen über ten Ausführungsbeispiel weisen die Enden 62 der Pol- 4° die gegenüberstehenden Erregerpole in entgegenflächen /3" und /4" die gleiche Beziehung zu den be- gesetzter Richtung der Rotordrehung in einer beliebinachbarten Enden 64 der am weitesten entfernten Pol- gen Rotorruhelage (F i g. 3), wirken dem vorbeschrieflächen/3'und/4'auf, d.h., diese benachbarten Pol- benen beispielsweisen Selbstanlauf des Rotors nicht flächenenden sind in einem Winkelabstand versetzt, der entgegen und unterstützen diesen Selbstanlauf sogar gleich dem gesamten lichten Abstand zwischen den 45 noch (F i g. 4). Es ist somit diese weitere Eigenschaft gegenüberliegenden Erregerpolen ist. Dadurch, daß der Rotorpolflächen vorhanden, daß sie eine solche die Polflächenenden 62 und 64 auf diese Weise ko- Polbogenlänge aufweisen, daß die Summe des Abordiniert werden, werden die Rotor-Ruhestellungen Standes der führenden Kante einer jeden Rotorpolpositiv festgelegt (F i g. 3), und es wird, was noch fläche von der nächstgelegenen Kante der gegenüberwichtiger ist, eine optimale Unbalance der Polflächen 50 liegenden Polfläche verschieden von der Summe des des Rotors für einen raschen Selbstanlauf aus jeder Abstandes der entgegengesetzten oder ablaufenden Ruhestellung erreicht. Während die wesentliche Un- Kante einer jeden Rotorpolfläche von der nächstbalance der Polflächen des Rotors 60 in den Rühe- gelegenen Kante des gegenüberstehenden Erregerstellungen dadurch erreicht wird, daß die Polflächen pols ist.

in der beschriebenen Weise angeordnet werden, sind 55 Wenn der Rotor einmal selbst angelaufen ist, bleibt bei dem Rotor 60 für die Unbalance der Polflächen er mit der Änderung des Stromes in Phase und durchvorteilhafterweise die Polbogenlängen der Polflächen läuft Augenblicks-Betriebsstellungen minimalen maso-gewählt, daß in jeder Rotor-Ruhestellung minima- gnetischen Widerstandes, ähnlich wie in Fig. 5 gelen magnetischen Widerstandes jeweils eine überwie- zeigt. Das Laufdrehmoment des Rotors ist deshalb gende Anzahl dieser Polflächen in einer Richtung der ⁶° sehr hoch, weil in jeder Augenblickslaufstellung mini-Rotordrehung weiter über die gegenüberliegenden malen magnetischen Widerstandes alle Polflächen Erregerpole hinaussteht, als jede übrige Polfläche weitgehend aufeinander ausgerichtet sind und den über den gegenüberstehenden Erregerpol in entgegen- entgegengesetzten Erregerpolen vollständig gegengesetzter Richtung der Rotordrehung vorsteht, wobei überstehen und daß alle Polflächen außer Reichweite die überwiegende Anzahl von Polflächen nicht über 65 der nächstgelegenen Erregerpole augenblicklicher die gegenüberstehenden Erregerpole in der entgegen- Bremspolaritäten liegen. Dies trifft trotz der nahezu gesetzten Richtung der Rotordrehung vorsteht, und optimalen einseitigen Unsymmetrie der Polflächen /3' die übrigen Polflächen nicht über die gegenüber- und /4' in Hinblick auf ihre gegenüberstehenden Er-

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regerpole in jeder Rotorruhestellung (F i g. 3) zu, weise für ein hohes Laufmoment, und nicht im Hinwas sehr vorteilhaft für einen Selbstanlauf des Rotors blick auf den Selbstanlauf des Rotors angeordnet waist, denn der Neigung der Polflächen/3' und /4' mit ren, ist es besonders vorteilhaft, die Polflächen aller einseitiger Unsymmetrie, sich mit ihren gegenüber- Reihen gleich und in gleichem Winkelabstand um stehenden Erregerpolen in einer beliebigen äugen- 5 den Rotor herum nicht nur zur Erzielung optimaler blicklichen Betriebsstellung minimalen magnetischen Selbstanlaufeigenschaften, sondern auch eines hohen Widerstandes auszurichten, wird von den Polflächen Laufdrehmomentes und optimaler weicher Laufeigen-/3" und /4" entgegengesetzter Unsymmetrie nicht in schäften des Rotors sowie auch eines dynamischen ausreichendem Maße entgegengewirkt, um den ziem- Ausgleichs des Rotors anzuordnen.
Hch großen Rücklauf des Rotors aus der Ruhestel- io Fig. 5a zeigt einen Rotor 60a, der in jeder Hinhing (F i g. 3) in die Augenblicksstellung minimalen sieht gleich dem Rotor 60 nach F i g. 3 mit der Ausmagnetischen Widerstandes während des Betriebes nähme sein soll, daß die Polfläche /" und vorzugs-(F i g. 5) zu verhindern. weise auch seine diametral gegenüberliegende, nicht

Der Rotor 60 entwickelt bei verhältnismäßig ge- dargestellte Polfläche die gleiche Polbogenlänge wie ringer zusätzlicher Masse ein unvergleichlich höheres 15 die gegenüberliegenden Erregerpole in jeder Rotor-Anlauf- und Laufmoment, er besitzt genauer be- ruhestellung aufweisen und mit den entsprechenden, grenzte Ruhestellungen und außerdem eine weit grö- gegenüberstehenden Erregerpolen in einer beliebigen ßere Instabilität für einen gesicherten Selbstanlauf in Rotorruhestellung voll ausgerichtet sind. Der Rotor dem wiederaufgebauten Feld als der Rotor 24, und 60 a arbeitet im allgemeinen wie der Rotor 60, obzwar ohne Erhöhung des Feldes. Der vorliegende 20 gleich auf Grund des etwas verringerten Gesamtpol-Rotor ist ebenfalls charakteristisch für eine optimale flächenbereiches und auf Grund der etwas kleineren Unsymmetrie und für optimale Polbogenlängen inner- Gesamtunsymmetrie der Polflächen in bezug auf die halb der verhältnismäßig scharfen Grenzen, die sich gegenüberstehenden Erregerpole nicht ganz so wirbei dieser Anordnungi durch die Forderung ergeben, kungsvoll wie letzterer. Trotzdem ist der Rotor 60 a daß jede Polfläche einer jeden Reihe nur einen Feld- 25 dargestellt worden, um zu zeigen, daß nicht alle Polpol in jeder Ruhestellung und augenblicklichen Lauf- flächen einer Reihe von mehr als zwei Polflächen eine stellung minimalen magnetischen Widerstandes des größere Breite als die Erregerpole haben müssen, Rotors gegenübersteht und daß letzterer fast ein op- um zufriedenstellende Rotoreigenschaften hinsichtlich timales Drehmoment bei einem sechspoligen Flächen- des Selbstanlaufes und des Laufdrehmomentes zu errotor haben muß und trotzdem ein einwandfreier 30 halten.

Selbstanlauf erfolgt. In dieser Beziehung tragen die ein- Fig. 6 zeigt eine weitere Ausiührungsform eines seitige, fast optimale Unsymmetrie der Polflächen/3' Permanentmagnetrotors 70 mit zwei identischen Reiund/4'und die andersseitige kleinere Unsymmetrie der hen von je vier Polflächen und entgegengesetzter Po-Polflächen/3" und /4" hinsichtlich ihrer gegenüber- larität, von denen die Polflächen/5 der einen Reihe stehenden Feldpole in einer beliebigen Rotorruhestel- 35 in der gleichen Weise wie die Polflächen /6 der anlung wie auch die größeren Polbogenlängen der Pol- deren Reihe um den Rotor herum angeordnet sind flächen im Vergleich zu denen der Feldpole zur Errei- und beide Polflächenreihen den gleichen Winkeichung dieser Ziele bei. Die besondere Anordnung der abstand für einen dynamischen Ausgleich des Rotors Rotprpolflächen zur Erzielung eines Selbstanlaufes und haben. Infolgedessen genügt eine detaillierte Beeines hohen Betriebsdrehmomentes des Rotors wird 40 Schreibung der Anordnung der Polflächen nur einer natürlich durch die gewählte Lage des Rotors in einer Reihe, beispielsweise der Polflächen /5, zum Verseiner Ruhestellungen in unmittelbarer Nähe einer ständnis der Anordnung der Polflächen beider Reiseiner augenblicklichen Betriebsstellungen minimalen hen. Drei aufeinanderfolgende Polflächen /5, nämlich magnetischen Widerstandes gemäß der Erfindung er- /5' und /5" sind in gleicher Weise wie die Polflächen möglicht (F i g. 5). Wesentliche maximale Polflächen- 45 der einen der beiden Reihen des Rotors 60 nach bereiche tragen so vorteilhaft dazu bei, daß sowohl Fig. 3 angeordnet. So haben die Polflächen/5' und ein hohes Lauf drehmoment als auch ein sicherer /5" eine größere Polbogenfläche als die Erregerpole Selbstanlauf des Rotors erreicht werden. Der vorbe- 40b und 42b, und die Polflächen/5" sind um einen schriebene Rotor läuft noch kraftvoller aus jeder nor- identischen Betrag breiter als die Polflächen /5', womaleri Ruhestellung von selbst an als aus irgendeiner 50 bei die Polteilung pb' zwischen den Polflächen /5" seiner normalen Ruhestellungen (F i g. 3), ausgenom- gleich der Polteilung pb zwischen aufeinanderfolgenmen von einer anormalen Ruhestellung, die fast oder den Polen 40 b oder 42 b ist, während die Polteilung ganz mit einer seiner augenblicklichen Laufstellungen pb" zwischen der Polfläche /5' und der nächsten Polminimalen magnetischen Widerstandes zusammen- fläche /5" etwas größer als die Polteilung pb der Erfällt. Betrachtet man jedoch die beispielsweise äugen- 55 regerpole einer jeden Reihe ist. Die benachbarten blickliche Laufstellung minimalen magnetischen Enden 62 b der aufeinanderfolgenden Polflächen/5' Widerstandes des Rotors in Fig. 5, so ergibt sich, und /5" haben einen Winkelabstand gleich dem daß dann, wenn der Rotor zufällig in dieser Lage zur Zwischenraum gb zwischen aufeinanderfolgenden Ruhe kommen würde, seine Polflächen selbst dann Erregerpolen einer jeden Reihe, so daß diese Polin bezug auf die gegenüberstehenden Erregerpole ge- 60 flächen und Enden 62 mit den benachbarten Enden nügend unabgeglichen sein wurden, um einen Selbst- eines Erregerpolzwischenraumes gb zwischen ihnen anlauf des Rotors bei einer Wiedererregung des FeI- ausgerichtet sind, nachdem das Feld abgeschaltet ist des durchzuführen. und der Rotor zum Stillstand kommt, wobei der Ro-

Während der vorliegende Rotor Anlauf- und Lauf- tor in einer seiner Ruhestellungen festgestellt und

eigenschaften ähnlich den beschriebenen haben 65 in dieser Stellung magnetisch verriegelt wird (F i g. 6).

könnte, auch wenn nur eine Reihe von Polflächen, Die Polfläche/5" nächst der Polfläche/5' verläuft

wie dargestellt, vorgesehen wäre und die Polflächen so in jeder Rotorruhestellung. entlang der ganzen

der anderen Reihe unterschiedlich davon beispiels- Breite ihres gegenüberstehenden Erregerpols und

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ίο

auch darüber hinaus beim vorliegenden Beispiel im Uhrzeigersinn ziemlich dicht am nächsten Erregerpol, und die am weitesten entfernte Polfiäche /5" hat zu dem gegenüberliegenden Erregerpol und dem im Uhrzeigersinn nächstliegenden Erregerpol genau die gleiche Beziehung. Während die Erregerpolflächen /5" größter Breite auf diese Weise eine fast optimale Unsymmetrie im Uhrzeigersinn hinsichtlich ihrer gegenüberstehenden Erregerpole haben, hat die Polflache /5' kleinerer Breite eine geringere Unsymmetrie in der entgegengesetzten Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn in bezug auf den gegenüberstehenden Erregerpol in jeder Rotorruhestellung. Wenn demgemäß der vorliegende Rotor nur drei Polflächen/5' und /5" in einer Reihe und die entsprechenden Polflächen /6' und /6" in der gegenüberliegenden Reihe haben würde, würde der Rotor in jeder Beziehung wie der oben beschriebene Rotor 60 nach den F i g. 3 und 5 arbeiten.

Die vierten Polflächen/5'" und /6'" in den entsprechenden Reihen, die bei dem Ausführungsbeispiel als Endpolflächen nächst den entsprechenden schmaleren Polflächen/5' und /6' angeordnet sind, haben gleich große Breite wie die Polflächen /5" und /6" und genau die gleiche Beziehung zu den benachbarten Erregerpolen, wie sie die letzteren Polflächen mit ihren Erregerpolen bei jeder Rotorruhestellung haben (F i g. 6). Demgemäß ist der größere Teil, bei vorliegendem Beispiel drei, der Polflächen einer jeden Reihe in einer Rotorrichtung in gleicher Weise unsymmetrisch und hat fast ein Optimum hinsichtlich der gegenüberstehenden Erregerpole, und der kleinere Teil, im vorliegenden Beispiel eine der Polflächen jeder Reihe kleinerer Breite, ist in einem geringeren Maße in der entgegengesetzten Rotorrichtung in bezug auf die gegenüberstehenden Erregerpole bei jeder Rotorruhestellung unsymmetrisch. Zu diesem Zweck ist die Polteilung pb"' zwischen den Polflächen /5' und j S'" einer Reihe, die gleich der Polteilung zwischen den Polflächen /6' und /6'" der anderen Reihe ist, kleiner als die Polteilung pb einer der beiden Erregerpolreihen, und zwar um den gleichen Betrag, wie die Polteilung pb" zwischen den aufeinanderfolgenden Polflächen/5' und /5" größer als die Polteilung pb ist; d. h., daß die Polteilung zwischen der Polfläche /5'" und der unmittelbar benachbarten Polfläche/5" der einen Reihe und auch zwischen der Polfläche /6'" und der unmittelbar benachbarten Polfläche/6" der anderen Reihe gleich der Gesamtpolteilung zwischen drei aufeinanderfolgenden Erregerpolen einer der Reihen ist.

Unter der Annahme, daß die Dauerpolaritäten der Polflächen des Rotors und die Anfangspolaritäten der Erregerpole bei einem erneuten Erregen des Feldes wie in F i g. 6 dargestellt sind, ist daraus zu entnehmen, daß die identischen Polflächen /5" und /5'" einer Reihe und ihrer Gegenstücke/6" und /6'" der anderen Reihe kräftigen Abstoßungs- und Anziehungskräften unterworfen sind, die miteinander zusammenwirken und den Rotor im Gegenuhrzeigersinn in Bewegung zu setzen versuchen, wobei die schmaleren Polflächen/5' und /6' keinen wirksamen Widerstand auf Grund ihrer nahen Ausrichtung mit ihren gegenüberstehenden Erregerpolen und ihres ziemlich großen Abstandes von ihren nächsten Errege rpolen bieten. Wie üblich, läuft der Rotor nicht bei einer Anfangspolarisation der Erregerpole in dem wiedererregten Feld an, und er durchläuft statt dessen eine Übergangsphase, in der bei aufeinanderfolgenden Polarisationen der Erregerpole ein lebhaftes Zittern auftritt, bevor er sich in einer Richtung bewegt. Auf Grund der fast optimalen Gesamtunsymmetrie nur in einer wirksamen Rotorrichtung der Rotorpolflächen in bezug auf die gegenüberliegenden Erregerpole in jeder Rotorruhestellung haben die auf den Rotor bei einer Wiedererregung des Feldes wirkenden magnetischen Kräfte in der gleichen Richtung

ίο in jedem Äugenblick eine Gesamtstärke von außergewöhnlicher Größe in Umfangsrichtung des Rotors, wobei das Anlaufmoment des Rotors fast augenblicklich auf einen entsprechend hohen Wert ansteigt, der in jedem Falle für einen schnellen und wirksamen Anlauf des Rotors ausreicht.

Während das Anlaufmoment des Rotors 70 außergewöhnlich hoch ist, geht dies in keiner Weise auf Kosten des außergewöhnlich hohen Wertes seines Laufdrehmomentes. Auf diese Weise nimmt der Rotor in jeder seiner augenblicklichen Betriebsstellungen minimalen magnetischen Widerstandes eine Stellung gleich oder fast gleich der in F i g. 7 dargestellten ein, wobei der größere Teil der Polflächen größter Polbreiten einer jeden Reihe ungefähr mit den gegenüberstehenden Erregerpolen ausgerichtet ist und außerhalb der wirksamen Reichweite der nächsten Erregerpole augenblicklich bremsender Polarität liegen, wobei der kleinere Teil der Polflächen von geringerer Breite, wie die Polflächen /5' und /6', sich in genügend naher Ausrichtung mit ihren gegenüberliegenden Erregerpolen befindet und von den anderen nächstliegenden Errcgerpolen einen genügenden Abstand hat, um einen Lauf des Rotors nicht zu behindern.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einphasen-Synchron-Kleinstmotor für pendelnden Anlauf mit konzentrischer Erregerspule und um die Motorachse angeordneten Erregerpolen abwechselnder Polarität sowie mit einem Permanentmagnetrotor, bei welchem in Umfangsrichtung Reihen von Polflächen der einen Polarität mit Reihen von Polflächen der anderen Polarität abwechseln, wobei die Rotorpolflächen unterschiedliche Polbogenlängen und Polteilungen aufweisen und die Polbogenlängen der Rotorpole mindestens gleich der Polbogenlänge der Erregerpole sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Reihe von Rotorpolflächen (/1, /2) mehr als zwei Polflächen aufweist, daß sämtliche Polbogenlängen der Rotorpolflächen kleiner sind als der lichte Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Erregerpolen (40, 42) gleicher Polarität und daß in jeder Rotorruhestellung kleinsten magnetischen Widerstandes jede Rotorpolfläche nur einem einzigen Erregerpol, aber über dessen ganzen Polbogen, in der Weise gegenübersteht, daß die in entgegengesetzte Rotordrehrichtungen führenden Enden wenigstens zweier Rotorpolflächen mit Enden der gegenüberstehenden Erregerpole ausgerichtet sind und die Rotorpolflächen sich am Umfang über die Polbögen der gegenüberstehenden Erregerpole hinaus über Distanzen erstrecken, deren Summe in einer Rotordrehrichtung verschieden von der Summe in der entgegengesetzten Rotordrehrichtung ist.

2. Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl der Polflächen eine identische Umfangsbreite aufweist.

3. Synchronmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der übrigen Polflächen zwei beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen