DE2226333A1

DE2226333A1 - SELF-EXCITING SYNCHRONOUS MOTOR

Info

Publication number: DE2226333A1
Application number: DE19722226333
Authority: DE
Inventors: John Derek Gilbert
Original assignee: Electrical Remote Control Co Ltd
Current assignee: Electrical Remote Control Co Ltd
Priority date: 1971-11-02
Filing date: 1972-05-30
Publication date: 1973-05-24
Also published as: GB1397532A; FR2158175B1; BE791732A; FR2158175A1; CH561473A5

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERUCH 8 MÖNCHENDipl.-Ing. H. MITSCHERUCH 8 MONKS Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN '"^^„a<Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN '"^^ " a < Dr. rer. not. W. KÖRBERDr. rer. not. W. KÖRBER PATENTANWÄLTE 30. Mai 1972PATENT AGENCIES May 30, 1972

EIEGTRIGAL REMOTE CONTROL COMPANY LIMITEDEIEGTRIGAL REMOTE CONTROL COMPANY LIMITED

p.o. box Ho. io 2226333p.o. box Ho.io 2226333

Bush Pair, Harlow, Essex, EnglandBush Pair, Harlow , Essex, England

PatentanmeldungPatent application

Selt>3terregender SynchronmotorSelt> 3-exciting synchronous motor

Die Erfindung bezieht sich auf einen nur in einer Drehrichtung betreibbaren selbsterregenden Synchronmotor. In der britischen Patentschrift 876 576 ist ein solcher Motor beschrieben, bei dem der Ständer zwei Teile umfaßt; jeder Ständerteil weist mehrere Hohlzähne auf, die in die Lücken zwischen den Polzähnen des anderen Statorteils hineinragen; einige der Pole bilden unausgeprägte Pole oder Hauptpole, und die übrigen Pole wirken als Hilfspole, die durch Ausprägungseinrichtungen so gekoppelt sind, daß die Hilfspolzähne einen Fluß erzeugen, der um 0 elektrische Grade gegenüber den Flüssen phasenverschoben ist, welcher durch die Hauptpolzähne der gleichen Polarität erzeugt werden; sind die Ständerteile miteinander vereinigt, befinden sich die ineinandergreifenden Polzähne in miteinander abwechselnden Gruppen von Hauptpolzähnen und Hilfspolzähnen, während die Gruppen von Hilfspolzähnen jeweils unter einem Winkel gegenüber einer symmetrischen Lage versetzt sind, um die Anlauf- und Drehrichtung des Motors zu bestimmen.The invention relates to a self-exciting synchronous motor which can only be operated in one direction of rotation. In British patent specification 876 576 one is such Motor described in which the stator comprises two parts; each stand part has several hollow teeth that are in the Gaps protrude between the pole teeth of the other stator part; some of the poles form indented poles or Main poles, and the remaining poles act as auxiliary poles, the are coupled by stamping devices so that the auxiliary pin teeth generate a flux which by 0 electrical Is just out of phase with the fluxes produced by the main pole teeth of the same polarity; If the stator parts are combined with one another, the interlocking pole teeth are in alternating ones Groups of main pole teeth and auxiliary pole teeth, while the groups of auxiliary pole teeth are each under one Angle are offset from a symmetrical position in order to determine the start-up and direction of rotation of the motor.

Ein Merkmal dieses Motors besteht darin, daß die Anzahl der Polzähne kleiner ist als die theoretische Anzahl η von Polen, wenn η gleich dem Zweifachen der sekundlichenA feature of this engine is that the number of pole teeth is smaller than the theoretical number η of poles when η is twice the second

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Periodenzahl des dem Motor zugeführten Stroms geteilt durch die Anzahl der LauferUmdrehungen je Sekunde ist. Insbesondere ist dieser bekannte Motor mit Hauptpolzähnen versehen, deren Anzahl kleiner ist als die Anzahl der HiIfapolzähne, damit die Gruppen von Hilfspolzähnen die erwähnte Lage einnehmen können, in der sie gegenüber ihrer symmetrischen Lage versetzt sind, ohne Hauptpolzähne zu überlappen, d.h. dort,: wo eine solche Überlappung eixitrsten würde, ist ein Hauptpolzahn fortgelassen. Zwar trägt diese Anordnung dazu bei, eine Gleichheit zwischen dem i'iuß der Hauptpolzähne und dem Fluß der Hilfspolzähne herbeizuführen, doch ist anzunehmen, daß sich der Gesamtwirkungsgrad verringert, wenn Hauptpole fortgelassen werden, denn die Hauptpole bestimmen die verfügbare Leistung des Motors, und außerdem wird bei der beschriebenen Anordnung der natürliche Wechsel zwischen den Ständerpolen gestört.Number of periods of current supplied to the motor divided by is the number of rotations per second. In particular this well-known motor is provided with main pole teeth, the number of which is smaller than the number of hiIfapol teeth, so that the groups of auxiliary pole teeth can take the aforementioned position in which they are opposite their symmetrical position are offset without overlapping main pole teeth, i.e. there: where such an overlap would purge is a main pole tooth omitted. It is true that this arrangement contributes to equality between the requirement of the main pole teeth and the To bring about the flow of the auxiliary poles, but it is to be assumed that the overall efficiency decreases if main poles are omitted, because the main poles determine the available Power of the engine, and also the natural change between the Stator poles disturbed.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, verbesserte Synchronmotoren der vorstehend beschriebenen allgemeinen. Bauart au schaffen.The invention is now based on the object of providing improved synchronous motors of the general type described above. Create type of construction.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Synchronmotor geschaffen wird, bei dem die theoretische Anzahl η der Pole die gleiche ist wie die Anzahl der erwähnten Polzähne, wobei die Anzahl χ der erwähnten Gruppen so gewählt ist, daß n/x eine ganze Zahl· ist, wobei die Anzahl der Polzähne bei jeder dieser Gruppen eine ganze Zahl ist, die im Bereich von n/x-1 bis n/x + 1 liegt, und wobei die erwähnten Teile zusammen eine endlose alternierende Folge von Nord- und Südpolen bilden. Es ist ersichtlich, daß jede Gruppe n/x Zähne zuzüglich oder abzüglich eines Zahns enthält, und daß dies insofern vorteilhaft ist, als eine optimale oder eine nahezuaoptimale Anzahl von unausgeprägten Polen vorhanden ist, durch die ein ausreichendes Drehmoment aufrechterhalten wird.According to a feature of the invention, this object is achieved in that a synchronous motor is provided at which the theoretical number η of the poles is the same as the number of the mentioned pole teeth, the number χ of mentioned groups is chosen so that n / x is an integer ·, the number of pole teeth in each of these groups is an integer ranging from n / x-1 to n / x + 1, and wherein the parts mentioned together form an infinite number form alternating sequence of north and south poles. It can be seen that each group has n / x teeth plus or minus of a tooth, and that this is advantageous in that it is an optimal or a near-optimal number of undefined poles by which sufficient torque is maintained.

Vorzugsweise sind die Polzähne innerhalb der Gruppen im wesentlichen in gleichmäßigen Abständen verteilt, abgesehenThe pole teeth are preferably distributed essentially at regular intervals within the groups, apart from

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~~ y —~~ y -

davon, daß der vorauseilende Polzahn der oder jeder Gruppe von unausgeprägten Polen oder Hauptpolzähnen oder der nacheilende Polzahn der oder jeder Gruppe von ausgeprägten Polzähnen oder Hilfspolzähnen und gegebenenfalls auch mindestens einer der beiden benachbarten Polzähne so geformt und/oder angeordnet sind, daß sich der vorauseilende bzw. der nacheilende Polzahn zwischen zwei benachbarten Polzähnen und ohne Berührung mit ihnen unterbringen läßt.that the leading pole tooth of the or each group of indented poles or main pole teeth or the trailing Pole tooth of the or each group of salient pole teeth or auxiliary pole teeth and possibly also at least one of the two adjacent pole teeth so shaped and / or are arranged that the leading or the trailing pole tooth between two adjacent pole teeth and without contact with them.

Für den Fall, daß es sich herausstellt, daß zwischen den Flüssen der Hilfspole und der Hauptpole ein unerwünschtes Fhasenungleichgewicht vorhanden ist, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, den Ständer mit einem magnetischen Nebenschluß zu versehen, wodurch der Phasenwinkel 0 vergrößert wird. Dieser Nebenschluß ist zusätzlich zu den η Polzähnen vorhanden, und obwohl er nach Art eines Polzahns ausgebildet sein kann, wird er im folgenden nicht als Polzahn betrachtet. Dies wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch erreicht, daß die theoretische Anzahl η der Pole die gleiche ist wie die Anzahl der Polzähne, daß die Anzahl χ der erwähnten Gruppen so gewählt ist, daß n/x eine ganze Zahl ist, daß die Anzahl der Pol ζ ahne innerhalb jeder dieser Gruppen eine ganze Zahl ist, die im Bereich von n/x - 1 bis n/x + 1 liegt, und daß der oder mindestens einer Gruppe von ausgeprägten F₀Iζahnen oder Hilfspolzähnen ein ausgeprägter magnetischer Nebenschluß zugeordnet ist, der sich von dem einen Ständerteil so weit in Richtung auf den anderen Ständerteil erstreckt, daß das resultierende Antriebsfeld des Nebenschlusses gleich Null oder im Vergleich zum Antriebsfeld der Polzähne vernachlässigbar klein ist.In the event that it turns out that there is an undesirable phase imbalance between the fluxes of the auxiliary poles and the main poles, it is proposed according to the invention to provide the stator with a magnetic shunt, whereby the phase angle 0 is increased. This shunt is present in addition to the η pole teeth, and although it can be designed in the manner of a pole tooth, it is not considered to be a pole tooth in the following. This is achieved according to a further feature of the invention in that the theoretical number η of the poles is the same as the number of pole teeth, that the number χ of the groups mentioned is chosen so that n / x is an integer that the number the pole tooth within each of these groups is an integer ranging from n / x - 1 to n / x + 1, and that the or at least one group of pronounced F ₀ teeth or auxiliary pole teeth is assigned a pronounced magnetic shunt , which extends so far from one stator part in the direction of the other stator part that the resulting drive field of the shunt is zero or negligibly small compared to the drive field of the pole teeth.

Bei einer Ausführungsform erstreckt sich der magnetische Nebenschluß vollständig von dem einen Ständerteil zum anderen Ständerteil. Wenn mehr als eine Hilfspolgruppe vorhanden ist, kann ferner jeder solchen Gruppe von Hilfspolzähnen ein magnetischer Nebenschluß der genannten Art zugeordnet sein. Der bzw. jeder Nebenschluß kann nachIn one embodiment, the magnetic shunt extends completely from the one stator part to the other part of the stand. If more than one auxiliary pole group is present, each such group of auxiliary pin teeth can also have a magnetic shunt of the aforementioned Be assigned to type. The or each shunt can after

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Art eines Hohlzahns ausgebildet sein, doch kommt er nicht als Polζahn zur Wirkung, und er wird im folgenden auch nicht als Polzahn betrachtet, da die resultierende Antriebswirkung des Nebenschlusses gleich Null oder im Vergleich zur Antriebswirkung der eigentlichen Polzähne vernachlässigbar gering ist.Be designed like a hollow tooth, but it does not come into effect as a pole tooth, and it will not be used in the following regarded as a pole tooth, as the resulting drive effect of the shunt is zero or negligible compared to the driving effect of the actual pole teeth is low.

Vorzugsweise ist ein magnetischer Nebenschluß am vorauseilenden Ende jeder Gruppe von Hilfspolzähnen angeordnet, und es ist zweckmäßig, wenn der Nebenschluß den vorauseilenden Polzahn dieser Gruppe von Hilfspolzähnen oder den nächsten nacheilenden Polzahn der benachbarten Gruppe von Hauptpolzähnen nicht überlappt.Preferably, a magnetic shunt is arranged at the leading end of each group of auxiliary pin teeth, and it is useful if the shunt is the leading pole tooth of this group of auxiliary pole teeth or the next trailing pole tooth of the adjacent group of main pole teeth does not overlap.

Die Anzahl der Läuferpole ist vorzugsweise gleich der Anzahl der Ständerpole, wobei natürlich die Anzahl der zusätzlich vorgesehenen Nebenschlüsse unberücksichtigt bleibt·The number of rotor poles is preferably equal to that Number of stator poles, whereby of course the number of additional shunts provided remains unconsidered

Ferner wurde festgestellt, daß sich der Wirkungsgrad bzw. die Leistung einer Synchronmaschine nach der Feldstärke ihres Läufers richtet. Zwar werden solche Läufer gelegentlich aus isotropem Ferrit hergestellt, doch ist die Feldstärke bei solchen Läufern infolge der Isotropie begrenzt.It was also found that the efficiency or the performance of a synchronous machine depends on the field strength judges her runner. Such rotors are sometimes made of isotropic ferrite, but the field strength is limited in such rotors due to the isotropy.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die verbesserte Synchronmaschine mit einem dauermagnetischen Läufer ausgerüstet, der aus radial polarisiertem anisotropem Ferrit besteht.According to another feature of the invention is the improved Synchronous machine equipped with a permanent magnet rotor made of radially polarized anisotropic Ferrite is made.

Eine bevorzugte Ausführungs orm eines erfindungsgemäßen Synchronmotors weist sämtliche vorstehend genannten Merkmale auf.A preferred embodiment of a synchronous motor according to the invention has all of the above Features on.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert· Es zeigt:The invention and advantageous details of the invention are shown below with reference to schematic drawings Exemplary embodiments explained in more detail It shows:

Fig. 1 im Längsschnitt eine erste Ausführungsform eines nur in einer Drehrichtung betreibbaren selbsterregenden Synchronmotors;Fig. 1 in longitudinal section a first embodiment of a self-exciting only operable in one direction of rotation Synchronous motor;

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Fig. 2 die Teile des Motors nach. Pig. 1 in einer auseinandergezogenen perspektivischen Darstellung;Fig. 2 shows the parts of the engine. Pig. 1 in one exploded perspective view;

Fig. 5 schematisch die Anordnung der Polzähne, wie sie erscheint, wenn man sie von der Stirnseite eines der Polausprägungsringe des Motors nach Fig. 1 und 2 aus "betrachtet;Fig. 5 schematically shows the arrangement of the pole teeth as they appears when viewed from the face of one of the pole stamping rings of the motor according to FIGS. 1 and 2;

Fig. M- im Längsschnitt eine zweite Ausführungsform eines nur in einer Dreh.rich.tung betreibt are η selbsterregenden ~ Synchronmotors; M - in longitudinal section, a second embodiment of a η self-exciting synchronous motor which operates only in one direction of rotation;

Fig. 5 die Teile des Motors nach. Fig. 4 in einer auseinandergezogenen perspektivischen Darstellung;Fig. 5 shows the parts of the engine. Fig. 4 in an exploded view perspective representation;

Fig. 6 schematisch die Anordnung der Polzähne, wie sie erscheint, wenn man sie von der äußeren Stirnfläche eines der Polausprägungsringe des Motors nach Fig. 4 aus betrachtet; undFig. 6 schematically shows the arrangement of the pole teeth as it appears when you look at them from the outer face of a the Polausprägungsringe of the motor of Figure 4 viewed from; and

Fig. 7 in einer Fig. 6 ähnelnden Darstellung eine abgeänderte Ausführungsform.FIG. 7 shows a representation similar to FIG. 6 modified embodiment.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist der dargestellte Motor mit einem aus Flußstahl hergestellten Gehäuse 1 versehen, das sich aus zwei Teilen 1a und 1b zusammensetzt, von denen jedes Polzähne 1c trägt, die aus den becherförmigen Gehäuseteilen 1a und 1b herausgeschlagen und nach innen abgewinkelt sind. Die Gehäuseteile 1a und 1b begrenzen auf der Außenseite ihrer Polzähne einen Eingraum, der eine Ständerspule 2 enthält. Wird der Ständerspule ein Strom zugeführt, erzeugt sie einen axialen Fluß in dem äußeren Kraftlinienweg, der durch dan die Spule umgebenden Teil des Gehäuses 1 gebildet wird. Infolgedessen erhalten die Polzähne des einen Gehäuseteils eine Polarität, die der Polarität der Polzähne des anderen Gehäuseteils entgegengesetzt ist. Die Polzähne greifen so ineinander, daß sie eine endlose Anordnung von miteinander abwechselnden Norpolen und Südpolen bilden, wobei keine gleichartigen Pole einander benachbart sind$ insgesamt sind 16 Pole vorhanden, da jedes Gehäuseteil acht Pole bildet·1 and 2, the motor shown is provided with a housing 1 made of mild steel, which composed of two parts 1a and 1b, each of which carries pole teeth 1c, which come from the cup-shaped housing parts 1a and 1b are knocked out and angled inwards. The housing parts 1a and 1b limit on the outside Their pole teeth have an input space that contains a stator coil 2. When a current is supplied to the stator coil, it generates an axial flux in the external force line path which is formed by the part of the housing 1 surrounding the coil. As a result, the pole teeth of one housing part have a polarity that is the polarity of the pole teeth of the other Housing part is opposite. The pole teeth interlock so that they form an endless array of each other alternating north and south poles, with no poles of the same type being adjacent to each other 16 poles available, as each housing part forms eight poles

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Vier Polzähnen jedes Gehäuseteils ist jeweils eine Polausprägungsscheibe 3 zugeordnet, die Öffnungen 3a aufweist, durch welche die ausgeprägten Ppizähne hindurchragen.Four pole teeth of each housing part are each a pole shaping disc 3, which has openings 3a through which the pronounced Ppizähne protrude.

Das Gehäuse 1 unterstützt eine unmagnetische Welle 4 aus nichtrostendem Stahl mit Hilfe von Lagern 7 aus einem Polyamid, und diese Welle trägt einen als Dauermagnet ausgebildeten Läufer 6, der durch einen Kern 5 aus Flußstahl und einen zweiten Kern 8, der als Spritzformteil ausgebildet ist, unterstützt wirdoThe housing 1 supports a non-magnetic shaft 4 made of stainless steel with the help of bearings 7 from a Polyamide, and this shaft carries a rotor 6 designed as a permanent magnet, which is driven by a core 5 made of mild steel and a second core 8, which is designed as an injection molded part, is supported o

Bei dem Läufer 6 handelt es sich um ein radial polarisiertes Bauteil aus einem anisotropen Strontium- oder Bariumferrit, das in radialer Richtung so magnetisiert ist, daß es gemäß Fig. 2 sechzehn miteinander abwechselnde Nord- und Südpole bildet.The rotor 6 is a radially polarized component made of an anisotropic strontium or Barium ferrite, which is magnetized in the radial direction so that, as shown in FIG. 2, there are sixteen alternating north and forms the south pole.

Die Anordnung der Polzähne geht aus Figo 3 hervor, wo die Polausprägungsscheiben 3 aus Kupfer und die Polzähne schematisch so dargestellt sind, wie sie erscheinen, wenn man den Motor von einem Ende aus betrachtet_o In Fig. 3 sind die ausgeprägten Hilfspole durch eine Schraffierung hervorgehobes Es ist ersichtlich, daß vier Gruppen von Polzähnen vorhanden sind, wobei sich zwei Gruppen 14 von Hilfspolzähnen mit zwei Gruppen 15 von Hauptpolzähnen abwechseln, und wobei zu jeder Gruppe vier Polzähne gehören» Soweit möglich sind die Polzähne in gleich großen Umfangsabstanden verteilt, die 180 elektrischen Graden entsprechen, doch wenn der Motor nur in einer Drehrichtung betreibbar sein soll, wobei jede Gruppe von Polzähnen die gleiche Anzahl von Polzähnen besitzt, und wobei sich über den Umfang des Ständers Nord- und Südpole miteinander abwechseln, muß man zwei Abweichungen von den erwähnten gleichmäßigen Umfangsabstanden vorsehen.The arrangement of the pole teeth can be seen from Figo 3, where the pole stamping disks 3 made of copper and the pole teeth are shown schematically as they appear when the motor is viewed from one end _o In Fig. 3, the pronounced auxiliary poles are highlighted by hatching It can be seen that there are four groups of pole teeth, two groups 14 of auxiliary pole teeth alternating with two groups 15 of main pole teeth, and each group includes four pole teeth Degrees, but if the motor is only to be operable in one direction of rotation, with each group of pole teeth having the same number of pole teeth, and with north and south poles alternating over the circumference of the stator, two deviations from the aforementioned uniform ones must be required Provide for circumferential distances.

Erstens sind die Gruppen 14 von Hilfspolzähnen um einen Winkel φ von 180 elektrischen Graden in der Vorwärtsrichtung versetzt, d.h. der vorauseilende Polzahn 9 jeder First, the groups 14 of auxiliary pole teeth are offset by an angle φ of 180 electrical degrees in the forward direction, ie the leading pole tooth 9 each

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H^lfspolzahngruppe ist in einem Abstand von 360 elektrischen Graden von dem benachbarten Polzahn 10 der vorausgehenden fiauptpolzahngruppe 15 angeordneteH ^ lfspolzagruppe is at a distance of 360 electrical Degrees of the adjacent pole tooth 10 of the preceding main pole tooth group 15 arranged

Zweitens weist der vorauseilende Polzahn 11 Jeder Hauptpolzahngruppe 15 eine kleinere Breite auf, und er ist in Richtung auf den benabhbarten Polzahn 13 der gleichen Gruppe so versetzt, daß er sich zwischen dem Polzahn 12 und dem benachbarten Polzahn 13 der Hauptpolzahngruppe unterbringen läßt, ohne die Polzähne 12 und 13 zu berühren. In der Praxis kann es auch erforderlich sein, die Breite mindestens eines der Polzähne 12 und 13 zu verringern und die Achse des betreffenden Polzahns zu verlagern, damit sich der Polzahn 11 unterbringen läßt; wenn nur einer der Polzähne 12 und 13 auf diese Weise abgeändert zu werden braucht, wird es vorgeeogen, diese Abänderung bei dem Hilfspolzahn 12 vorzusehen. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel entspricht die Breite der Polzähne mit Ausnahme der Polzähne 11 etwa 12? elektrischen Graden, d.h. etwa 70% des Abstandes zwischen benachbarten Polzähnen, und die- verringerte Breite der Polzähne 11 entspricht etwa 112 elektrischen Graden, was einer Verringerung der Breite um etwa 12% entspricht, während die Achsen der Polzähne 11 um 20 bis 30 elektrische Grade gegenüber der symmetrischen Lage versetzt sind, welche einem Abstand von 180 elektrischen Graden von dem benachbarten Polzahn 12 entsprechen würde, so daß die Polzähne 11 in einem Abstand von I50 bis 160 elektrischen Graden von den Polζahnen 12 und 13 angeordnet sind.Second, the leading pole tooth 11 of each main pole tooth group 15 has a smaller width, and it is in the direction of the adjacent pole tooth 13 of the same Group offset so that it can accommodate between the pole tooth 12 and the adjacent pole tooth 13 of the main pole tooth group leaves without touching the pole teeth 12 and 13. In practice it may also be necessary to change the width to reduce at least one of the pole teeth 12 and 13 and to shift the axis of the relevant pole tooth, so that can accommodate the pole tooth 11; if only one of the pole teeth 12 and 13 needs to be modified in this way, it is pre-weighed, this modification in the auxiliary pole tooth 12 to be provided. In the exemplary embodiment described here, the width of the pole teeth corresponds with the exception of the pole teeth 11 about 12? electrical degrees, i.e. about 70% of the distance between adjacent pole teeth, and the reduced width of the pole teeth 11 corresponds to about 112 electrical degrees, which corresponds to a reduction in width of about 12%, while the axes of the pole teeth 11 by 20 to 30 electrical Degrees with respect to the symmetrical position, which is a distance of 180 electrical degrees from the neighboring Pole tooth 12 would correspond, so that the pole teeth 11 at a distance of 150 to 160 electrical degrees from the Polahnen 12 and 13 are arranged.

Bei der soeben beschriebenen Maschine handelt es sich grundsätzlich um einen Motor mit ausgeprägten Polen, bei dem die ausgeprägten Pole einander diametral gegenüber liegende Gruppen bilden, Und bei dem die Gruppen 15 der nicht ausgeprägten Pole zwischen den Gruppen 14- der ausgeprägten Pole angeordnet sind.The machine just described is basically a motor with pronounced poles the salient poles form diametrically opposite groups, and in which the groups are 15 of the non-pronounced Poles are arranged between the groups 14- of the salient poles.

Die Ausprägungseinrichtungen sind vier fiordpolen und vier Südpolen zugeordnet, so daß eine einer liacheilungThe expressive devices are four fiordpolen and assigned to four southern poles, so that one is divided

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entsprechende Phasenverschiebung gegenüber den Hauptpolzähnen der gleichen Polarität vorhanden ist, die einem Winkel 0 entspricht, der gleich 35 his 55 elektrischen Graden ist. Auf diese Weise wird ein Magnetfeld erzeugt, das zwei Komponenten aufweist, die eine Drehbewegung längs des Luftspaltes des Motors in der Rückwärts- bzw. der Vorwärtsrichtung und mit der gleichen Geschwindigkeit ausführen. Jedoch unterscheiden sich diese Komponenten bezüglich ihrer Größe, so daß ein selbsttätiges Anlaufen des Motors in einer vorbestimmten Drehrichtung gewährleistet ist.corresponding phase shift with respect to the main pole teeth is of the same polarity, corresponding to an angle 0 equal to 35 to 55 electrical degrees is. In this way, a magnetic field is generated that has two components that rotate along the air gap of the motor in the reverse or the forward direction and at the same speed. However differ these components in terms of their size, so that an automatic start of the engine in a predetermined Direction of rotation is guaranteed.

Bei dem soeben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist kein magnetischer Nebenschluß vorgesehen, so daß alle Pole zur Erzeugung des Antriebsfeldes des Motors beitragen»In the embodiment just described is no magnetic shunt provided so that all poles contribute to the generation of the drive field of the motor »

Im folgenden wird anhand von Fig. 4 bis 6 eine weitere Ausführungsform eines Synchronmotors beschrieben, der, abgesehen vom Vorhandensein magnetischer Nebenschlüsse ebenso ausgebildet ist wie der anhand von Fig. 1 bis 3 beschriebene. In the following, with reference to FIGS. 4 to 6, a further one Embodiment of a synchronous motor described, apart from the presence of magnetic shunts as well is designed like that described with reference to FIGS.

Gemäß Fig. 4- bis 6 weist das Ständerteil 1a zwei zusätzliche Polzähne 16 auf, die sich von dem Ständerteil 1a aus durch zugehörige Öffnungen 17 des anderen Ständerteils 1b erstrecken und in Berührung mit diesem Ständerteil stehen« Außerdem ragt jeder dieser zusätzlichen Polzähne 16 durch zugehörige Öffnungen 18 der beiden Polausprägungsscheiben 3· Somit bilden die Zähne 16 ausgeprägte magnetische Bebenschlüsse, die nicht zur Erzeugung eines Antriebsfeldes beitragen. According to FIGS. 4-6, the stand part 1a has two additional ones Pole teeth 16, which extend from the stator part 1 a through associated openings 17 of the other stator part 1 b extend and are in contact with this stator part «In addition, each of these additional pole teeth 16 protrudes through corresponding openings 18 of the two pole formation disks 3 · Thus, the teeth 16 form pronounced magnetic shake circuits, which do not contribute to the generation of a drive field.

Gemäß Fig. 5 kann jeder der zusätzlichen Polzähne 16 an einem der beiden Läuferteile ausgebildet sein, und jeder Zahn 16 erstreckt sich vorzugsweise in Richtung auf das andere Statorteil, das nicht mit einem solchen Zahn versehen ist, wobei jeder Zahn 16 das andere Statorteil berührt. Bei einer alternativen Anordnung könnte man einen kleinen Spalt zwischen den Zähnen 16 und dem anderen Statorteil vorsehen,According to FIG. 5, each of the additional pole teeth 16 be formed on one of the two rotor parts, and each tooth 16 preferably extends in the direction of the another stator part which is not provided with such a tooth, each tooth 16 touching the other stator part. at an alternative arrangement could be to provide a small gap between the teeth 16 and the other stator part,

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wobei im wesentlichen die gleiche Wirkung erzielt wird. In jedem Fall wirken die Zähne 16 nicht als Polzähne, und sie werden hier auch nicht als Polzähne betrachtet, da bei dem Motor ihre resultierende Antriebswirkung gleich Null oder im Vergleich zur Antriebswirkung der normalen Polzähne vernachlässigbar gering ist_o Tatsächlich wirken die Zähne 16 praktisch als magnetische Nebenschlüsse zwischen den Statorteilen, und ihre Hauptaufgabe besteht darin, den'ausgeprägten Flußphasenwinkel 0 bei den ausgeprägten Polgruppen zu verbessern. , .essentially the same effect is achieved. In any case, the teeth 16 do not act as pole teeth, and they are not considered here as pole teeth, since in the case of the motor their resulting drive _{effect is zero or negligibly small compared to the drive effect of the normal pole teeth o} In fact, the teeth 16 act practically as magnetic Shunts between the stator parts, and their main task is to improve the pronounced flux phase angle 0 in the pronounced pole groups. ,.

Gemäß Pig. 6 sind die Zähne 16 auf einem Eadius angeordnet, dessen Länge sich von der Länge des Eadius unterscheidet, auf dem die eigentlichen Polzähne angeordnet sind, doch kommt dem tatsächlich gewählten Eadius nicht notwendigerweise eine besondere Bedeutung zu, und die Zähne 16 könnten auf dem gleichen Eadius angeordnet sein wie die Polzähne.According to Pig. 6 the teeth 16 are arranged on an Eadius, the length of which differs from the length of the Eadius, on which the actual pole teeth are arranged, but the actually chosen Eadius does not necessarily come particular importance to it, and the teeth 16 could be arranged on the same Eadius as that Pole teeth.

Wie erwähnt, brauchen sich die Zähne 16 nicht durch den ganzen Eaum zwischen den Ständerteilen zu erstrecken, so daß sie eine bestimmte Polarität aufweisen könnten· Da die Zähne 16 jedoch bei dem Motor nicht auf bemerkbare Weise als Polzähne zur Wirkung kommen, wird die Polarität, die diese Zähne annehmen können, nicht als ein Faktor betrachtet, durch den der natürliche Polaritätswechsel zwischen den eigentlichen Polzähnen gestört bzw» unterbrochen wird.As mentioned, the teeth 16 do not need through the to extend whole space between the stand parts so that they could have a certain polarity · As the teeth 16 however, the motor does not have any noticeable effect as pole teeth, the polarity that these Teeth may not be viewed as a factor in the natural change of polarity between the real ones Pole teeth is disturbed or »interrupted.

Pig. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der es sich um eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 4 bis 6 handelt, die jedoch zur Verwendung bei einem großen Frequenzbereich besser geeignet ist. Bei dieser Anordnung zeigt es sich, daß eine Vergrößerung der Abmessungen einer der Polausprägungsscheiben 3 zum Ausprägen des Pols 19 zu einer Verbesserung des Abgleiche der Flußamplitude führt_t so daß innerhalb eines größeren Frequenzbereichs unter Einschluß einer Frequenz von 60 Hz ein zuverlässigeres Anlaufen des Motors in einer bestimmten Drehrichtung gewährleistet ist.Pig. Figure 7 shows an embodiment that is a modification of the embodiment of Figures 4-6, but which is more suitable for use over a wide range of frequencies. In this arrangement, it is found that an increase in the dimensions of one of the pole stamping discs 3 for stamping the pole 19 leads to an improvement in the balancing of the flux amplitude _t so that within a larger frequency range, including a frequency of 60 Hz, a more reliable start-up of the motor in a certain direction of rotation is guaranteed.

Patentansprüche:Patent claims: 309821/0632309821/0632

Claims

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS

M.) Nur in einer Drehrichtung betreibbarer ielbsterregender Synchronmotor mit einem Szänder, der sich aus zwei Teilen zusammensetzt, von denen jedes mehrere Polzähne aufweist, die in die Lücken zwischen den Polzähnen des betreffenden anderen Ständerteils hineinragen, sowie mit Polausprägungseinrichtungen zum Ausprägen der durch einige der Polzähne gebildeten Pole derart, daß Gruppen von ausgeprägten Polzähnen vorhanden sind, die abwechselnd mit Gruppen von unausgeprägten Polzähnen angeordnet sind, wobei die Gruppen dxr ausgeprägten Polzähne um einen Winkel gegen ihre symmetrische Lage gegenüber den Gruppen von unausgeprägten Polzähnen versetzt sind, dadurch gekennzeichnet , daß die theoretische Anzahl η der Pole die gleiche ist wie die Anzahl der Polzähne (1c), daß die Anzahl χ der erwähnten Gruppen (14, 15) so gewählt ist, daß n/x eine ganze Zahl ist, daß χ gleich 2 oder größer ist, daß die Anzahl der Polzähne (1c) innerhalb jeder der genannten Gruppen eine ganze Zahl ist, die im Bereich von n/x - 1 bis n/x + 1 liegt, und daß die Teile (1a, 1b) des Ständers zusammen eine kontinuierliche Folge von sich miteinander abwechselten Nordpolen (N) und Südpolen (S) bilden.M.) Can only be operated in one direction of rotation Synchronous motor with a variable speed, which is composed of two parts, each of which has several pole teeth, which protrude into the gaps between the pole teeth of the relevant other stator part, as well as with pole stamping devices to express the poles formed by some of the pole teeth in such a way that groups of pronounced Pole teeth are present, which are arranged alternately with groups of non-pronounced pole teeth, the groups dxr pronounced pole teeth at an angle against their symmetrical position in relation to the groups of indistinct pole teeth are offset, characterized in that the theoretical number η of poles is the same as the number of pole teeth (1c), that the number χ of the mentioned groups (14, 15) is chosen so that n / x is an integer, that χ is equal to or greater than 2, that the number of pole teeth (1c) within each of the groups mentioned is an integer which is in the range of n / x - 1 to n / x + 1, and that the parts (1a, 1b) of the stator together form a continuous Form a sequence of alternating north (N) and south (S) poles.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichn e t , daß jedes der Ständerteile (1a, 1b) die gleiche Anzahl von ausgeprägten Polzähnen (14) aufweist, wie unausgeprägte Polzähne (15) vorhanden sind,2. Motor according to claim 1, characterized in that each of the stator parts (1a, 1b) has the same number of pronounced pole teeth (14), such as non-pronounced pole teeth (15) are present,

5. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der vorauseilende Polzahn (11) der bzw. jeder Gruppe von unausgeprägten Polzäimen oder der nacheilende Polzahn (12) der bzw. jeder Gruppe (14) von ausgeprägten Polzähnen so geformt und/oder so angeordnet ist, daß sich der vorauseilende Polzahn (11) oder der nach-5. Motor according to claim 1 or 2, characterized in that at least the leading pole tooth (11) the or each group of non-pronounced pole teeth or the trailing pole tooth (12) of the or each group (14) of pronounced pole teeth is shaped and / or arranged so that the leading pole tooth (11) or the following

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eilende Polzahn (12) zwischen zwei benachbarten Polzähnei. (12, 13) unterbrigen läßt, ohne diese Polzähne zu berühren«,Speeding pole tooth (12) between two adjacent pole teeth. (12, 13) can be interrupted without touching these pole teeth «,

4o Motor nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß mindestens einer der beiden benachbarten Polzähne (12, 13) eine Breite hat, die geringer ist als die Breite (128°) der Mehrzahl der Polzähne (1c), um das Unterbringen des vorauseilenden Polzahns (11) oder des nacheilenden Polzahns (12) zu ermöglichen.4o engine according to claim 3 »characterized that at least one of the two adjacent pole teeth (12, 13) has a width which is less than that Width (128 °) of the plurality of pole teeth (1c) to accommodate to enable the leading pole tooth (11) or the trailing pole tooth (12).

5. Motor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorauseilende Polzahn (11) eine Breite (132°) hat, die geringer ist als die Breite (128°) der Mehrzahl der Polzähne (1c)ο5. Motor according to claim 3 or 4, characterized in that that the leading pole tooth (11) has a width (132 °) which is less than the width (128 °) the majority of the pole teeth (1c) ο

6. Motor nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Breite (128°) der Mehrzahl der Polzähne etwa 70% des Abstandes (180°) zwischen den Mittelebenen der Mehrzahl der benachbarten Paare von Polzähnen (1c) entspricht, während die Breite des erwähnten Polzahns (11 oder 12), der eine geringere B/'aite aufweist, um etwa 12% geringer ist als die Breite der Mehrzahl der Polzähne ·6. Motor according to claim 5j, characterized in that said width (128 °) of the plurality of the pole teeth about 70% of the distance (180 °) between the Central planes of the majority of the adjacent pairs of pole teeth (1c) corresponds, while the width of the mentioned pole tooth (11 or 12), which has a smaller B / 'aite, around is about 12% smaller than the width of the majority of the pole teeth

7. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gek nnzeichnet, daß die Anzahl der Läuferpole gleich η ist.7. Motor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the number of rotor poles is equal to η.

8. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß η gleich 16 ist„8. Motor according to one of claims 1 to 7 »characterized in that η is equal to 16"

9. Synchronmotor, insbesondere nach einem der Ansprüche bis 8, gekennzeichnet durch einen Läufer (6) aus radial polarisiertem anisotropischem Ferrit.9. Synchronous motor, in particular according to one of the claims to 8, characterized by a rotor (6) made of radially polarized anisotropic ferrite.

10. Nur in einer Drehrichtung betreibbarer selbsterregender Synchronmotor, insbesondere nacheinem der Ansprüche bis 9> mit einem Ständer, der sich aus zwei Teilen zusammensetzt, die jeweils mehrere Polzähne aufweisen, wobei die10. Self-exciting synchronous motor which can only be operated in one direction of rotation, in particular according to one of the claims up to 9> with a stand that consists of two parts, each having a plurality of pole teeth, the

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Polzähne des einen Ständerteils in die Lücken zwischen den Polzähnen des anderen 8tänderteils hineinragen, sowie mit Ausprägungseinrichtungen zum Ausprägen einiger der Polzähne derart, daß Gruppen von ausgeprägten Polzähnen vorhanden sind, die sich mit Gruppen von unausgeprägten Polzähnen abwechseln, wobei die Gruppen von ausgeprägten Polzähnen gegenüber einer symmetrischen Lage gegenüber den Gruppen von unausgeprägten Polzähnen unter einem Winkel versetzt sind, dadurch gekennzeichnet , daß die theoretische Anzahl η der Pole gleich der Anzahl der Polzähne (1c) ist, daß die Anzahl χ der erwähnten Gruppen (14, 15) so gewählt ist, daß n/x eine ganze Zahl ist, daß χ gleich 2 oder größer ist, daß die Anzahl der Polzähne innerhalb jeder der Gruppen eine ganze Zahl ist, die im Bereich von n/x - 1 bis n/x + 1 liegt, und daß mindestens einer Gruppe (14) von ausgeprägten Polzähnen ein ausgeprägter magnetischer Nebenschluß (16) zugeordnet ist, der sich von dem einen Ständerteil (1a) aus so weit in Richtung _auf <äas andere Ständerteil (1b) erstreckt, daß das resultierende Antriebsfeld des Nebenschlusses gleich Null oder im Vergleich zum Antriebsfeld der Polzähne (1c) vernachlässigbar klein ist.Pole teeth of one stator part protrude into the gaps between the pole teeth of the other 8-part part, as well as with stamping devices for stamping some of the pole teeth in such a way that groups of stamped pole teeth are present, which alternate with groups of non-stamped pole teeth, the groups of stamped pole teeth opposite one symmetrical position with respect to the groups of non-pronounced pole teeth are offset at an angle, characterized in that the theoretical number η of the poles is equal to the number of pole teeth (1c), that the number χ of the groups (14, 15) mentioned is chosen so that n / x is an integer, that χ is 2 or greater, that the number of pole teeth within each of the groups is an integer ranging from n / x-1 to n / x + 1, and that at least one group (14) of pronounced pole teeth is assigned a pronounced magnetic shunt (16) which extends from one stator part (1a) so far i In the direction of the _other stator part (1b), the resulting drive field of the shunt is equal to zero or negligibly small compared to the drive field of the pole teeth (1c).

11. Motor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens zwei Gruppen (14) von ausgeprägten Polzähnen vorhanden sind, und daß jeder dieser Gruppen ein magnetischer Nebenschluß (16) zugeordnet ist, der ein resultierendes Antriebsfeld mit dem Wert Null oder von einer vernachlässigbar geringen Größe erzeugt.11. Motor according to claim 10, characterized in that at least two groups (14) of pronounced Pole teeth are present, and that each of these groups is assigned a magnetic shunt (16), which generates a resulting drive field with the value zero or of a negligibly small size.

12o Motor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder magnetische Nebenschluß (16) am vorauseilenden Ende der zugehörigen Gruppe (14) von ausgeprägten Polzähnen angeordnet ist.12o motor according to claim 10 or 11, characterized in that the or each magnetic Shunt (16) is arranged at the leading end of the associated group (14) of pronounced pole teeth.

13. Motor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Nebenschluß (16) vollständig innerhalb des Winkels zwischen dem vorauseilenden Polzahn der zugehörigen Gruppe (14) und dem nächsten unaus-13. Motor according to claim 12, characterized in that the magnetic shunt (16) completely within the angle between the leading pole tooth of the associated group (14) and the next inexplicable

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geprägten Polzahn angeordnet istembossed pole tooth is arranged

14. Motor nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß sich der bzw* jeder magnetische Nebenschluß (16) so weit in Richtung der Achse des Motors erstreckt, daß er. an dem anderen Ständerteil anliegt»14. Motor according to one of claims 10 to 13, characterized in that the or * each magnetic Shunt (16) extends so far in the direction of the axis of the motor that he. rests against the other part of the stand »

15. Motor nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß einem der Teile (1a, 1b) des Ständers (1) ein Polausprägungsteil (3) und dem anderen Ständerteil ein weiteres Polausprägungsteil (3) zugeordnet ist, und daß der magnetische Nebenschluß (16) von beiden Polausprägungsteilen überdeckt ist_o 15. Motor according to one of claims 10 to 14, characterized in that one of the parts (1 a, 1 b) of the stator (1) has a pole stamping part (3) and the other stator part is assigned a further pole stamping part (3), and that the magnetic Shunt (16) is covered by both pole stamping parts _o

16. Motor nach einem der Ansprüche 10 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß zu einer Gruppe (14) von ausgeprägten Polzähnen n/x + 1 Polzähne (1c) und zu der Gruppe (15) von unausgeprägten Polen am nacheilenden Ende der Gruppe von ausgeprägten Polzähnen n/x - 1 Polzähne (1c) gehören (Fig. ?)·16. Motor according to one of claims 10 to 15 »characterized in that to a group (14) of pronounced pole teeth n / x + 1 pole teeth (1c) and to the group (15) of indistinct poles at the trailing end belong to the group of pronounced pole teeth n / x - 1 pole teeth (1c) (Fig.?)

17· Motor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Gruppen (14, 15) von Polzähnen vorhanden sind und zu $äer weiteren Gruppe n/x Polzähne (1c) gehören»17 · Motor according to claim 16, characterized in that further groups (14, 15) of pole teeth are present and for another group n / x pole teeth (1c) belong »

18. Motor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß χ gleich 4 ist, daß zu einer der Gruppen (14) ausgeprägter Pole und zu einer der Gruppen (15) <äer unausgeprägten Pole n/x + 1 Polzähne gehören» und daß zu der anderen Gruppe (15) von unausgeprägten Polen am nacheilenden Ende der anderen Gruppe von ausgeprägten Polen n/x - 1 Polzähne gehören.18. Motor according to claim 17, characterized in that χ is equal to 4, that one of the groups (14) of salient poles and one of the groups (15) <äer non-pronounced poles n / x + 1 pole teeth belong »and that to the other group (15) of imperceptible poles at the trailing end belong to the other group of pronounced poles n / x - 1 pole teeth.

19* Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw« jede Gruppe (14) von ausgeprägten Polzähnen gegenüber ihrer symmetrischen lage um etwa 180 elektrische Grade versetzt ist· 19 * Motor according to one of claims 1 to 18, characterized in that the or « each group (14) of pronounced pole teeth is offset by approximately 180 electrical degrees with respect to their symmetrical position .

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