DE2234011C2 - Einphasen-Doppelmotor - Google Patents
Einphasen-DoppelmotorInfo
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
- H02K21/145—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having an annular armature coil
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
- H02K2201/12—Transversal flux machines
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Einpbasenl welcher aus zwei 10 gegensmmger
iiiill
»5
el belastete Hilfspole aufweisen, ist nach der deutschen Offenle-
«assr a
solchen Doppelmotors besteht dann, daß ohne
wendung eines Kondensators eine Reversierung mogh ist.
Der bekannte Motor weist Hystereseläufer auf, deren aktives Material aus nicht aufmagnetisiertem,
hartmagnetischem Werkstoff besteht. Hysteresemotoren erzeugen nur relativ niedrige Drehmomente.
Dagegen können mit sogenannten Magnetläufermotoren, deren Läufer permanent aufmagnetisiert sind,
bedeutend höhere Drehmomente erzeugt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Einphasen-Doppelmotor der eingangs genannten Art mit Magnetläufer-Synchronmotoren aufzubauen.
Die Erfindung besteht darin, daß die Feldachsen der auf einer gemeinsamen Welle befestigten aufmagnetisierten
Dauermagnetkörper in vorbestimmter Winkellage zueinander angeordnet sind, und daß die
Ständer beider Synchronmotoren in einer solchen Winkelstellung zueinander fixiert sind, daß bei unerregten
Motoren die Winkelstellungen des Dauermagnetläufers, bei welchem die Dauermagnetkörper der
Synchronmotoren mit den jeweils zugehörigen Ständern einen Extremwert des Reluktanz-Haltemoments
bilden, sich um einen Phasenwinkel unterscheiden, welcher im Hinblick auf die Erzielung günstiger Anlaufdrehmomente
ermittelt und größer als ein Sechstel, jedoch kleiner als fünf Zwölftel einer Periode der
drehstellungsabhängigen Reluktanz-Haltekraft ist.
Der Versuch, zwei gleichartige Magnetläufer-Synchronmotoren in gegensinniger Drehrichtung miteinander
zu kuppeln, führte zunächst zu unüberwindlich erscheinenden Schwierigkeiten, weil nur wenige der
solchermaßen aufgebauten Motoren brauchbare Anzugsmomente erzeugten und viele sogar überhaupt
nicht anliefen. Durch die Erfindung gelang es, Doppelmotoren mit Dauermagnetläufer zu schaffen, deren
Anzugsmoment überraschenderweise sogar höher ist als das der ursprünglichen Einzelmotoren. Man
hätte nämlich an sich vermuten müssen, daß infolge des etwa verdoppelten Trägheitsmomentes des Doppelläufers
nur niedrigere Anzugsmomente erreicht werden können.
Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:
komplizierter dynamischer Vorgang. Durch Abstimmung
der auf diesen Bewegungsvorgang einwirkenden Drehmomente, nämlich der durch elektrische Erregung
erzeugten Antriebsrooraente und der das Kleben der Lauferpole an den ausgeprägten Ständerpolen
verursachenden Reluktanz-Haltekräfte, kann man erreichen, daß der Magnetläufer in Bruchteilen
einer Periode der anliegenden Wechselspannung in den Synchronismus einschwingt. Dieser Synchronisiervorgang
ist von einer Vielzahl von Parametern abhängig, beispielsweise vom Trägheitsmoment des
Läufers, der räumlichen und elektrischen Phasenverschiebung der magnetischen Flüsse der Hilfspole sowie
vom räumlichen Abstand und der Art der Aufeinanderfolge der einzelnen Pole des Ständers.
Bei aufeinander abgestimmter Dimensionierung dieser Parameter erzeugt der Magnetläufermotor in
einem Bereich der Spannung U, welcher die Nennspannung Un einschließt, ein Anzugsmoment M, beispielsweise
gemäß Kennlinie 1 nach Fig. 1.
Die Reluktanz-Haltemomente eines Magnetläufermotors verlaufen bei Drehung des L?ufers periodisch,
wobei die Periodenzahl pro Umdrehung normalerweise gleich der Gesamtzahl der Haupt- und
Hilfspole ist. Wenn man sowohl die Ständer als auch die Läufer zweier Magnetläufermotoren miteinander
verbindet, überlagern sich die Kennlinien der Haltemomente beider Motoren. Je nach der Phasenlage der
Überlagerung kann das resultierende Haltemoment etwa verdoppelt oder praktisch ausgelöscht sein. Dabei
ist der geometrische Winkel zwischen einem Maximum und einem Minimum der Haltemomente wegen
der hohen Polzahl solcher Magnetläufermotoren recht klein. Der Betrag und die relative Umfangslage der
Haltemomente in Verbindung mit dem elektrodynamisch erzeugten Moment haben einen entscheidenden
Einfluß auf die Größe des Anzugsmomentes. Bei Undefinierter Zuordnung zweier Magnetläufermotoren
zueinander stellen sich in statistisch unregelmäßiger Verteilung unterschiedliche Kennlinien des resultiereriden
Haltemoments ein, so daß die Mehrzahl solcher Motoren nicht anläuft. Es ist deshalb erforderlich,
daß eine genau definierte Winkelzuordnung der Läufer und der Ständer der Einzelmotoren des Doppelmoto/s
vorgenommen wird. Der Phasenwinkel zwischen den periodischen Funktionen der Haltemomentkennlinien
der Einzelmotoren, welcher die optimalen Anlaufverhältnisse ergibt, läßt sich in der Praxis
nur durch Versuche ermitteln, da eine theoretische Berücksichtigung der zahlreichen Einflußparameter,
die zudem bei jedem Motor verschieden sind, nicht möglich ist. Der Phasenwinkel muß jedoch im Bereich
zwischen ein Sechstel und fünf Zwölftel einer Periode der drehstellungsabhängigen Reluktanz-Hahekraft
liegen, d. h., die Amplitude des resultierenden Haltemoments muß kleiner als das erreichbare Maximum
sein und darf keineswegs zu Null werden.
Der optimale Wert dieses Phasenwinkels muß sehr genau ermittelt und mit engen Toleranzen eingehalten
werden. Bei einem ausgeführten 16poligen Magnet* läufermotor für 375 U/min bei SO Hz zeigte sich, daß
eine Abweichung von nur 40' (V3") vom Sollwert dieses
Phasenwinkels eine Änderung der Anlaufmomente von Kennlinie 1 in Fig. I nach Kennlinie 2 er-
gaD.
Ein Ausführungsbeispiel und ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten
Einphasen-Doppelraotors ist an Hand der Fig. 2 erläutert.
Mit 3 und 4 sind zwei Magnetläufer-Syncbronmo-
Mit 3 und 4 sind zwei Magnetläufer-Syncbronmo-
jo toren gleicher Bauart bezeichnet, deren Einzelteile
identisch ausgebildet sind. Sie sind in umgekehrter Achsrichtung miteinander verbunden, so daß sich bei
Einschaltung der Motoren gegensinnige Drebrichtungen ergeben.
In üblicher Weise sind die Erregerwicklungen 5 und 6 als Ringspulen ausgebildet, welche von weichmagnetischen
Polzackenkäfigen umgeben sind, deren Polzacken dem Läufer gegenüber kammsirtig von beiden
Seiten her ineinandergreifen. Etwa die Hälfte die-
ao ser Polzacken, nämlich die H'Jfspole, sind durch Kupferscheiben
7, 8, 9 und 10 gleitet.
Die benachbarten weichmagne'ischen Teile 11 und 12 des Ständers sind mit Merkbohrungen 13 und 14
versehen. Falls diese sich axial deckungsgleich gegen-
überstehen, ist die gewünschte vorbestimmte Winkellage
der Ständer gewährleistet. Die Läuferkörper 15 und 16 stoßen mit Naben 17 und 18 axial aneinander
und sind mit der Welle 19 drehfest verbunden. Diametral gegenüberliegend und in gleichem Abstand
von der Welle sind an den Naben 17 und 18 je ein axialer Stift 20 und eine angepaßte axiale Bohrung
21 angeordnet, die wechselseitig ineinandergreifen. Dadurch ist eine genau fixierte Winkellage der beiden
Läuferkörper 15 und 16 zueinander einzuhalten.
Zunächst werden die Läuferkörper 15 und 16 außerhalb des Motors zusammengesteckt und gemeinsam
in der Weise aufmagnetisiert, daß dt? Pole beider Läuferkörper in axialer Richtung hintereinanderlie-
gend fluchten. Dabei ist der Verschiebungswinkel zwischen den Polachsen der Läuferkörper »Null«.
Dann werden die Gehäuseteile 11 und 12 über einen in die Bohrungen 13 und 14 gefühlten Montagedorn
nebeneinandergelegt und beispielsweise durch Punkt -
schweißen verbunden. Dann werden auf die Läuferwelle 19 von beiden Seiten her die Läuferkörper 15
und 16 aufgedrückt. Selbstverständlich sind jeweils paarweise in der oben beschriebenen Weise magnetisierte
Läuferkörper für jeden Motor zu verwenden.
Nunmehr können die übrigen Bauteile montiert werden.
Durch die Anordnung von Führungseinrichtungen 20 und 21 am Läufer sowie von Merkbohrungen 11
und 12 in den Ständern ist gewährleistet, daß der
S5 durch Versuche als optimal ermitteite Phasenwinkel
zwischen den Kennlinien der Haltemomente der Einzelmotorea
mit hoher Genauigkeit eingehalten wird. Wichtig ist, daß die Läuferkörper nicht einzeln, sondern
paarweise aufmagnetisiert werden, denn nur auf
diese Weise läßt sich die genaue Winkelzuordnung der Feldachsen erzielen.
Claims (6)
1. Einpbasen-Doppelraotor, welcher aus zwei in gegensinniger Drenrichtuug selbstanlaufenden,
vielpoligen Synchronmotoren mit aus dauermagnetischem Werkstoff aufgebauten, auf einer gemeinsamen
Welle angeordneten Läuferkörpern besteht, deren Ständer Hauptpole und durch
Kurzschlußbügel belastete Hilfspole aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldachsen
der auf etaer gemeinsamen Welle (19) befestigten aufraagnetisierten Dauermagnetkörper in
vorbestimmter Winkellage zueinander angeordnet sind und daß die Ständer beider Synchronmotoren
(3,4) in einer solchen Winkelstellung zueinander üxiert sind, daß sich bei unerregten Motoren die
Winkelstellungen des Dauermagnetläufers, bei welchem die Dauermagnetkörper (IS, 16) der
Synchronmotoren (3,4) mit den jeweils zugehörigen Ständern einen Extremwert des Reluktanz-Haltemoments
bilden, um einen Phasenwinkel unterscheiden, welcher im Hinblick auf die Erzielung
günstiger Anlaufdrehmomente ermittelt und größer als ein Sechstel, jedoch kleiner als fünf
Zwölftel einer Periode des drehstellungsabhängigen Reluktanz-Haltemoments ist.
2. Doppelmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferkörper (15, 16) und
die Ständer der Synchronmotoren (3, 4) mit Führungs- odu. Merkeinrichtungen (13, 14 bzw. 20,
21) versehen sind, welche die Montage der betreffenden Bauteile mit einer Winkelgenauigkeit von
etwa ± 0,03° ermöglichen
3. Doppelmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferkörper (15, 16) jeweils
einen nabenförmigcn Ansatz aufweisen, an welchen ein axialer stiftartiger Vorsprung (20) und
diagonal gegenüberliegend und in gleichem Abstand von der Welle eine passende Ausnehmung
(21) angeordnet sind, und daß diese Läuferkörper in der Weise axial hintereinander auf der Welle
(19) angeordnet sind, daß der stiftartige Vorsprung (20) des einen Läuferkörpers jeweils in die
passende Ausnehmung (21) des anderen Läuferkörpers eingreift.
4. Doppelmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständer beider
Motoren im Bereich des äußeren Umfangs mit Merkbohrungen (13, 14) versehen sind, welche
sich nach der Verbindung der Ständer axial dekkungsgleich gegenüberliegen.
5. Doppelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronmotoren
aus gleichen Bauteilen aufgebaut sind.
6. Verfahren zur Herstellung eines Doppelmotors nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch
gekennzeichnet, daß zunächst die Läuferkörper (15,16) außerhalb des Motors zusammengesteckt
und gemeinsam in der Weise aufmagnetisiert werden, daß sich die Magnetpole beider Läuferkörper
in axialer Richtung fluchtend gegenüberliegen, daß darauf die einander benachbarten Ständerteile
(11,12) mittels dor Merkeinrichtungen (13, 14) in die vorbestimmte Winkellage zueinander
gebracht und aneinander befestigt werden und daß
dann von beiden Seiten her je einer der gemeinsam Sender verbunden werden
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722234011 DE2234011C2 (de) | 1972-07-11 | 1972-07-11 | Einphasen-Doppelmotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722234011 DE2234011C2 (de) | 1972-07-11 | 1972-07-11 | Einphasen-Doppelmotor |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2234011B1 DE2234011B1 (de) | 1974-01-17 |
DE2234011A1 DE2234011A1 (de) | 1974-01-17 |
DE2234011C2 true DE2234011C2 (de) | 1974-08-08 |
Family
ID=5850319
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19722234011 Expired DE2234011C2 (de) | 1972-07-11 | 1972-07-11 | Einphasen-Doppelmotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2234011C2 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57502248A (de) * | 1981-01-23 | 1982-12-16 | ||
US4841189A (en) * | 1987-12-30 | 1989-06-20 | Tri-Tech, Inc. | Stepper motor and method of making the same |
-
1972
- 1972-07-11 DE DE19722234011 patent/DE2234011C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2234011B1 (de) | 1974-01-17 |
DE2234011A1 (de) | 1974-01-17 |
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Legal Events
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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