DE1438454C - Emphasen Synchron Kleinstmotor fur 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 Rotorpolflächen auf einer Seite angeordneten Erregerpolen aowecnseinder foiaritat des Rotors Statorzähnen einer Polarität gegenübersowie mit einem Permanentmagnetrohr, bei welchem 5 stehen, wenn die Rotorpolflächen 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 Rotorpolflächen 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 Rotorpolflächen 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 Polflächen 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, gegengeselzte 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 Rotorpolflächen 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 Statorpolen 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 Polflächen 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-

tritt, wird umgekehrt der Rotor in Betrieb hauptsächlich gegen die Statorpole in der gleichen Richtung, d. h. in seiner Laufrichtung angezogen und höchstens unwesentlich in seiner Laufrichtung durch andere Statorpole behindert, wobei der Rotor auch ein hohes Laufdrehmoment erzeugt. Die Auslegung des Rotors mit den angegebenen Eigenschaften ist somit insofern besonders günstig, als der Rotor nicht nur in jeder Ruhestellung bessere Selbstanlaufeigenschaften aufweist, sondern auch ein hohes Laufdrehmoment erzeugt, das nahe an das optimale Laufdrehmoment herankommt, welches mit einem Motor erreicht wird, bei dem alle Polflächen gleichzeitig mit den Statorpolen ausgerichtet sind, bei dem jedoch eben aus diesem Grunde die Selbstanlaufeigenschaften für die meisten praktischen Zwecke völlig unzureichend sind. Im Falle einer speziellen Ausführungsform der Erfindung sind die Polbogenlängen der Polflächen so gewählt, daß in einer beliebigen Ruhestellung minimalen magnetischen Widerstandes des Rotors jede Polfläche aus einer vorbestimmten Anzahl dieser Polflächen in Richtung der Rotordrehung weiter über den gegenüberstehenden Erregerpol hinausragt als jede übrige Polfläche über den gegenüberliegenden Erregerpol in entgegengesetzter Richtung der Rotordrehung hinausragt.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch einen Motor nach der Erfindung,

F i g. 2 in Vorderansicht einen Teil des Motors nach F i g. 1 in vergrößertem Maßstab,

F i g. 3 eine vergrößerte Teilansicht eines Motors gemäß der Erfindung mit abgeändertem Rotor,

F i g. 4 und 5 Teilansichten ähnlich der F i g. 3, jedoch den Rotor in einer anderen Betriebsstellung,

Fig. 5a eine Teilansicht eines Motors in abgeänderter Ausführungsform,

F i g. 6 eine vergrößerte Teilansicht eines Motors mit einem Rotor in einer weiteren abgeänderten Ausführungsform und

F i g. 7 eine Teilansicht ähnlich der F i g. 6, wobei der Rotor eine andere Betriebsstellung einnimmt.

In den F i g. 1 und 2 ist mit 20 ein Synchronmotor mit einem Feld 22 und einem Rotor 24 bezeichnet. Das Feld 22 besteht aus einem etwa schalenförmigen Gehäuse 26, an dessen Boden 28 ein zentrischer Kern 30, eine Feldspule 32 im Gehäuse 26 um den Kern 30 herum sowie äußere und innere Feldplatten 34 und 36 angebracht sind, die an einem oberen Flansch 38 des Gehäuses 26 und an dem unteren Ende des mittleren Kernes 30 befestigt sind. Die äußeren und inneren Feldplatten 34 und 36 sind mit Sätzen von inneren und äußeren Feldpolen 40 und 42 versehen, die kreisförmig um eine Rotorachse χ angeordnet sind und von denen aufeinanderfolgende Pole des einen Satzes mit aufeinanderfolgenden Polen des anderen Satzes in üblicher Weise abwechseln.

Vom zentrischen Kern 30 erstreckt sich eine Rotorwelle 44, auf welcher ein Ritzel 46 gelagert ist, auf dessen reduzierter Welle 48, z. B. mit Festsitz, der Rotor 24 und ferner ein übliches Schwungrad 50 befestigt ist. Das Ritzel 46 kann unmittelbar eine Belastung antreiben, oder es kann einen Teil einer ersten Stufe eines nicht dargestellten Untersetzungsgetriebes darstellen. Der Rotor 24 ist ein Permanentmagnetrotor, der hintereinander mit Reihen von Polflächen /1 und /2 entgegengesetzter Polarität versehen ist (F i g. 2), wobei von jeder Reihe zwei Polflächen dargestellt sind. Der Rotor 24 ist ein Selbstanlaufrotor.

Beim Betrieb des Motors wird der Feldspule 32 Wechselstrom zur Erzeugung augenblicklicher entgegengesetzter Polaritäten in den Feldpolen 40 und 42 zugeführt, die sich in Phase mit dem Wechselstrom ändern, wobei die Rotorpolflächen/1 und /2 mit den

ίο Feldpolen zum Antrieb des Rotors synchron mit dem Stromwechsel in einer bei Motoren dieser Art üblichen Weise zusammenarbeiten.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen die Erregerpole40α, 42α und den Rotor 60. Die Anordnung der Erregerpole 40 α und 42 a kann wie üblich vorgenommen werden, und die Pole sind kreisförmig um die Rotorachse χ herum angebracht, wobei aufeinanderfolgende Pole des einen Satzes mit aufeinanderfolgenden Polen des anderen Satzes abwechseln. Die Polteilung pa zwisehen aufeinanderfolgenden Erregerpolen des einen oder anderen Satzes ist stets die gleiche, und alle aufeinanderfolgenden Erregerpole sind ferner in einem Abstand mit gleicher Polteilung, die der Hälfte der Polteilung pa entspricht, versetzt. Alle Erregerpole weisen vorzugsweise die gleiche Polbogenlänge auf.

Der Rotor 60 ist so ausgelegt, daß ein Selbstanlauf

wie auch ein optimales Laufdrehmoment erreicht wird. Hierzu sind die Reihen von Polflächen/3 und /4 des Rotors so angeordnet, daß jede Polfläche einer jeden Reihe nur einem Erregerpol in einer Ruhestellung oder in einer augenblicklichen Laufstellung minimalen magnetischen Widerstandes des Rotors gegenübersteht.

Während der Rotor 24 mit den als Beispiel angegebenen zwei Reihen von jeweils zwei Polflächen selbst anlaufen kann, sind Rotoren mit mehr als vier Gesamtpolflächen gemäß der Erfindung dann zweckmäßig anwendbar, wenn größere Motorbelastungen ein höheres Betriebsdrehmoment erfordern. Die zugeordneten Erregerpole 40 a und 42 a sind in an sich bekannter Weise angeordnet. Der Permanentmagnet-Rotor 60 weist zwei Reihen von jeweils drei Polflächen/3 und /4 auf, von denen beide Reihen identisch und auch im gleichen Winkel versetzt sind, damit der Rotor dynamisch abgeglichen ist. F i g. 3 zeigt den Rotor 60 in einer der Ruhestellungen, in deren jeder er in unmittelbarer Nähe einer der augenblicklichen Betriebsstellungen minimalen magnetischen Widerstandes (F i g. 5) ist, und aus den F i g. 3 und 5 ergibt sich, daß jede Polfläche nur einem Erregerpol in einer beliebigen Rotor-Ruhestellung und augenblicklichen Betriebsstellung minimalen magnetischen Widerstandes gegenübersteht. Zur Erzielung einer Unbalance der Rotorpolflächen wenigstens einer Reihe in bezug auf die sich gegenüberstehenden Erregerpole für die Selbstanlaufeigenschaften des Rotors ist gemäß der Erfindung das Gesamtpolteilungsverhältnis zwischen den Polflächen einer jeden Reihe unterschiedlich von dem Gesamtpolteilungsverhältnis der gegenüberstehenden Erregerpole. In diesem Zusammenhang haben die identischen Polflächen /3' und /4' eine Polteilung pa', die identisch mit der gleichförmigen Polteilung pa zwischen aufeinanderfolgenden Erregerpolen eines jeden Satzes ist, während die Polteilung pa" zwischen den übrigen Polflächen /3" und /4" und ihre nächsten Polflächen /3' und /4' verschieden von der Polteilung pa eines der Erregerpolsätze und größer als diese ist. Der größere

Teil der Rotorpolflächen und in diesem Beispiel alle Rotorpolflächen weisen eine größere Polbogenlänge auf als die Erregerpole, und die identischen Polflächen /3' und /4' weisen größere, unterschiedliche Polbogenlängen als die anderen Polflächen/3" und /4" auf, die zur Unbalance der Polflächen einer jeden Reihe beitragen. Während ferner die Rotorpolflächen /3 und /4 größere Polbogenlängen als die Erregerpole aufweisen, besitzen sie kleinere Polbogenlängen als der lichte Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Erregerpolen gleicher Polarität. Die Polteilung zwischen aufeinanderfolgenden Polflächen einer jeden Reihe ist so gewählt, daß bei jeder Rotor-Ruhestellung minimalen magnetischen Widerstandes (F i g. 3) jede Polfläche der gesamten Polbogenlänge nur eines Erregerpoles entgegengesetzter Polarität gegenübersteht.

Da alle Polflächen eine größere Breite als ihre gegenüberliegenden Erregerpole aufweisen, könnte der Rotor andere als die vorgesehenen Rühestellungen (F i g. 3) einnehmen, wenn nicht folgende Gesetzmäßigkeit gemäß weiterer Erfindung gelten würde. Die benachbarten Enden 62 der aufeinanderfolgenden Polflächen /3' ,/3" und /4', /4" sind in einem Winkelabstand voneinander versetzt, der gleich dem Abstand g zwischen aufeinanderfolgenden Erregerpolen einer jeden Reihe ist, so daß diese benachbarten Polflächenenden 62 mit den benachbarten Enden eines Polspaltes g dazwischen ausgerichtet sind, wenn der Rotor bei der Abschaltung des Feldes zum Stillstand kommt. Die Rotor-Ruhestellungen (F i g. 3) sind somit fest vorgegeben und der Rotor wird magnetisch in diesen Ruhestellungen gehalten; dies wird dadurch erreicht, daß die Enden im Winkel versetzt werden, die in entgegengesetzte Richtungen der Rotordrehung wenigstens zweier Polflächen führen, ebenso wie die benachbarten Enden der beiden Erregerpole den beiden Polflächen über die gesamte Polbogenlänge gegenüberstehen. Bei dem Rotor nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Enden 62 der Polflächen /3" und /4" die gleiche Beziehung zu den benachbarten Enden 64 der am weitesten entfernten Polflächen/3' und /4' auf, d. h., diese benachbarten Polflächenenden sind in einem Winkelabstand versetzt, der gleich dem gesamten lichten Abstand zwischen den gegenüberliegenden Erregerpolen ist. Dadurch, daß die Polflächenenden 62 und 64 auf diese Weise koordiniert werden, werden die Rotor-Ruhestellungen positiv festgelegt (F i g. 3), und es wird, was noch wichtiger ist, eine optimale Unbalance der Polflächen des Rotors für einen raschen Selbstanlauf aus jeder Ruhestellung erreicht. Während die wesentliche Unbalance der Polflächen des Rotors 60 in den Ruhestellungen dadurch erreicht wird, daß die Polflächen in der beschriebenen Weise angeordnet werden, sind bei dem Rotor 60 für die Unbalance der Polflächen vorteilhafterweise die Polbogenlängen der Polflächen so-gewählt, daß in jeder Rotor-Ruhestellung minimalen magnetischen Widerstandes jeweils eine überwiegende Anzahl dieser Polflächen in einer Richtung der Rotordrehung weiter über die gegenüberliegenden Erregerpole hinaussteht, als jede übrige Polfläche über den gegenüberstehenden Erregerpol in entgegengesetzter Richtung der Rotordrehung vorsteht, wobei die überwiegende Anzahl von Polflächen nicht über die gegenüberstehenden Erregerpole in der entgegengesetzten Richtung der Rotordrehung vorsteht, und die übrigen Polflächen nicht über die gegenüberstehenden Erregerpole in der Richtung der Rotordrehung hinausragen.

Da die identischen Rotorpolflächen /3' und /4' größere Polbogenlängen aufweisen als die Erregerpole, und ihre Enden 62 und 64 mit den benachbarten Enden der gegenüberstehenden Erregerpole in jeder Rotor-Ruhestellung ausgerichtet sind (F i g. 3), verlaufen diese Polflächen/3' und /4' mit ihren entgegengesetzten Enden in einer Richtung über die benachbarten Enden ihrer gegenüberstehenden Erregerpole hinaus und in diesem Beispiel in unmittelbare Nähe der am nächsten liegenden Erregerpole, obgleich sie von diesen einen geringen Abstand aufweisen. Nimmt man an, daß die dauernden Polaritäten der Rotorpolflächen und die beispielsweisen Anfangspolaritäten der Erregerpole bei Wiedererregung des Feldes die in F i g. 3 angedeuteten sind, ist es klar, daß die Erregerpole entgegengesetzter Polaritäten, die den Polflächen/3' und /4' gegenüberstehen und diesen am nächsten liegen, den Rotor ziemlich starken, abstoßenden und anziehenden Kräften aussetzen, die gemeinsam wirken und den Rotor im Gegenuhrzeigersinn zu bewegen versuchen.

Während der Rotor üblicherweise bei der tatsächlichen Bewegung auf diese beispielsweise Anfangspolarisation der Erregerpole auf Grund seiner Trägheit nicht anspricht, bringt die Anfangspolarisation der Erregerpole den Rotor in die charakteristische Übergangsphase rascher Erschütterungen mit nachfolgenden Polarisationen der Erregerpole, bevor der Rotor anläuft. So ist der Rotor 60 in F i g. 4 in einem Zwischenstadium der sehr kurzen Erschütterungsphase gezeigt, bei der der Rotor im Gegenuhrzeigersinn bei der nächsten Polarisation der Erregerpole anlaufen kann. Die Endpolflächen/3" und /4", die näher beieinander sind als die anderen Rotorpolflächen und sich weniger weiter über die gegenüberliegenden Erregerpole in einer Richtung der Rotordrehung erstrecken als die anderen Polflächen über die gegenüberstehenden Erregerpole in entgegengesetzter Richtung der Rotordrehung in einer beliebigen Rotorruhelage (F i g. 3), wirken dem vorbeschriebenen beispielsweisen Selbstanlauf des Rotors nicht entgegen und unterstützen diesen Selbstanlauf sogar noch (F i g. 4). Es ist somit diese weitere Eigenschaft der Rotorpolflächen vorhanden, daß sie eine solche Polbogenlänge aufweisen, daß die Summe des Abstandes der führenden Kante einer jeden Rotorpolfläche von der nächstgelegenen Kante der gegenüberliegenden Porfläche verschieden von der Summe des Abstandes der entgegengesetzten oder ablaufenden Kante einer jeden Rotorpolfläche von der nächstgelegenen Kante des gegenüberstehenden Erregerpols ist.

Wenn der Rotor einmal selbst angelaufen ist, bleibt er mit der Änderung des Stromes in Phase und durchläuft Augenblicks-Betriebsstellungen minimalen magnetischen Widerstandes, ähnlich wie in F i g. 5 gezeigt. Das Laufdrehmoment des Rotors ist deshalb sehr hoch, weil in jeder Augenblickslaufstellung minimalen magnetischen Widerstandes alle Polflächen weitgehend aufeinander ausgerichtet sind und den entgegengesetzten Erregerpolen vollständig gegenüberstehen und daß alle Polflächen außer Reichweite der nächstgelegenen Erregerpole augenblicklicher Bremspolaritäten liegen. Dies trifft trotz der nahezu optimalen einseitigen Unsymmetrie der Polflächen /3' und /4' in Hinblick auf ihre gegenüberstehenden Er-

regerpole in jeder Rotorruhestellung (Fig. 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.
lieh großen Rücklauf des Rotors aus der Ruhestel- _i0 Fig. 5a zeigt einen Rotor60a, der in jeder Hinlung (Fig. 3) in die Augenblicksstellung minimalen sieht gleich dem Rotor 60 nach Fig. 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 Anordnung! 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 Ausführungsform eines seitige, fast optimale Unsymmetrie der Polflächen/3' Permanenimagnetrotors 70 mit zwei identischen Rei- und /4' und die andersseitige kleinere Unsymmetrie der hen von je vier Polflächen und entgegengesetzter Po-Polflächen /3" und /4" hinsichtlich ihrer gegenüber- lariiät, 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 /S" eine größere Polbogenfläche als die Erregerpole Selbstanlauf des Rotors erreicht werden. Der vorbe- 40 b und 42 b, und die Polflächen/5" sind um einen schriebene Rotor läuft noch kraftvoller aus jeder nor- identischen Betrag breiter als die Polflächen /5', womalen Ruhestellung von selbst an als aus irgendeiner 50 bei die Polteilung pb' zwischen den Polflächen/5" seiner normalen Ruhestellungen (Fig. 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 62b 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^ 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 würden, 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 Polfläche /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 Polfläche /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 Fig. 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 (Fig. 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 /5'" 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 fS'" 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 Erregerpolen 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 in jedem Äugenblick eine Gesamtstärke von außergewöhnlicher Große 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 Pol- .· breiten 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 gegenüber- i liegenden Erregerpolen befindet und von den anderen ^; nächstliegenden Erregerpolen 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 Polteilun- ^; gen 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 Rotorpolflächcn 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