DE2951407C1 - Elektrischer Synchronmotor - Google Patents

Elektrischer Synchronmotor

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DE2951407C1
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Claude Paris Rosain
Alexandre Boulogne-Billancourt Torossian
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/06Rolling motors, i.e. motors having the rotor axis parallel to the stator axis and following a circular path as the rotor rolls around the inside or outside of the stator ; Nutating motors, i.e. having the rotor axis parallel to the stator axis inclined with respect to the stator axis and performing a nutational movement as the rotor rolls on the stator
    • H02K41/065Nutating motors

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Synchronmotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiger Motor ist aus der FR-Zusatz-PS 85 038 in der Form bekannt, daß der im wesentlichen hohlzylindrische Rotor an beiden Enden sich axial nach außen zu erweiternde Wälzkörper aufweist, mit denen er sich an entsprechenden Oberflächen des Stators axial außerhalb zweier von Wicklungen umgebener Magnetblechpakete abwälzt. Die Magnetblechpakete unter liegen des weiteren der Einwirkung radial außenseitig darum herum angeordneter, vom Fluß des Wechselfeldes durchsetzter Permanentmagnete mit über den Umfang abwechselnder Polarität. Die von der Abwälzung hei rührende Drehbewegung des Rotors wird über ein zentrales Kardangelenk auf die Motorwelle übertragen. Infolge der zu der Taumelbewegung hinzutretenden Drehbewegung des Rotors, der zudem noch die besagten Wälzkörper aufweist, besitzt dieser Motor ein verhältnismäßig großes Trägheitsmoment, was ihn für präzise Steueroperationen etwa als Schrittmotor nur beschränkt geeignet macht. Dazu noch
kann die Antriebsverbindung durch Schlupf der Wälzkörper bei ihrer Abwälzung verlorengehen.
Aus der US-PS 34 56 139 ist des weiteren bereits ein Schrittmotor mit einem eine Taumelbewegung ausführenden, hohlzylindrischen Rotor bekannt, der anstelle vergleichbarer Wälzkörper einen gehäusefesten Zahnkranz aufweist — Der mittels eines zentralen Pendellagers auf der Motorwelle gelagerte Rotor wälzt sich hier mittels Zahnkränzen einerseits an dem gehäusefesten Zahnkranz und andererseits an einem Zahnrad der Motorwelle ab. — Doch kann auch hier die Antriebsverbindung unter Last verlorengehen, indem der Eingriff der Zahnräder bzw. Zahnkränze nur durch die zudem nicht als kontinuierliches Drehfeld wirksamen Magnetkräfte hergestellt wird. Hinzu kommt, daß in Ermangelung von Permanentmagneten im stromlosen Zustand keine stabilen Gleichgewichtspositionen auftreten.
Beiden vorgenannten Motoren ist gemein, daß ihr Abtrieb gegenüber dem induzierten Drehfeld zwangsweise untersetzt ist
Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Synchronmotor zu schaffen, der vielseitig verwendbar ist und dazu ein besonders niedriges Trägheitsmoment besitzt was ihn u. a. auch für eine Verwendung als Schrittmotor vorzüglich geeignet macht der dabei aber gegenüber dem induzierten Drehfeld nicht zwangsweise untersetzt ist und bei dem die Antriebsverbindung der Motorwelle mit dem Rotor stets gewährleistet ist
Diese Aufgabe wird bei einem Synchronmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Der Abtrieb über einen Exzenter macht eine unmittelbare Übertragung der der Taumelbewegung inhärenten Drehbewegung möglich, ohne daß es dazu einer Drehbewegung des Rotors um seine eigene Achse bedarf. Dies hat gegenüber herkömmlichen Bauarten mit um seine eigene Achse rotierendem Rotor neben dem Wegfall einer Untersetzung eine Verringerung des Trägheitsmoments zur Folge. Dabei stellt die Kombination des Exzenters mit eigenen Lagermitteln für den Rotor eine ständige positive Antriebsverbindung des Rotors mit der Motorwelle sicher.
Aus der GB-PS 1829 des Jahres 1877 und der GB-PS 3534 des Jahres, 1882 sind zwar bereits elektrische Motoren bekannt, bei denen der Rotor ohne um seine Achse zu rotieren eine Taumelbewegung ausführt und dabei nach Art einer Kurbel jederzeit formschlüssig auf die Motorwelle einwirkt, doch handelt es sich hier um einen im wesentlichen scheibenförmigen Rotor, der als solcher selbst in bezug auf die Taumelbewegung ein verhältnismäßig hohes Trägheitsmoment besitzt. Dazu noch ermöglicht ein solcher Rotor — abgesehen davon, daß hiervon in den genannten Literaturstellen auch keine Rede ist — eine nicht gleichermaßen günstige Vormagnetisierung wie die erfindungsgemäße Bauart gemäß Anspruch 1.
Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Bauart an, wie sie nachfolgend noch genauer anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben sind. Hierbei zeigt
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Motor entsprechend der erstgenannten Aijsführungsform im Längsschnitt,
F i g. 2 einen Querschnitt durch den gleichen Motor,
F i g. 3 eine Einzelheit eines darin auftretenden, den Antrieb der Motorwelle vermittelnden Exzenters und Pendelkugellagers,
Fig.4 ein Diagramm der in einem solchen Motor
auftretenden magnetischen Felder und Anziehungskräfte zur Erläuterung der Wirkungsweise des Motors,
Fig.5 einen etwas schematisierten Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Motor mit einer Variante gegenüber F i g. 1,
Fig.6 einen ebensolchen Längsschnitt durch die inneren Teile einer Variante eines erfindungsgemäßen Motors,
Fig.7 einen Längsschnitt durch die inneren Teile eines erfindungsgemäßen Motors in noch einer weiteren Ausführungsform.
Der in den F i g. 1 und 2 gezeigte Motor besitzt einen Stator 1 mit einer Symmetrieachse (Achse X'X), auf der sich ein Symmetriemittelpunkt Cbefindet Dieser Stator enthält einen Rotor 2 mit dem gleichen Symmetriemittelpunkt und einer Symmetrieachse (imaginäre Achse O'O), die mit der Achse X'X einen kleinen Winkel «, vorzugsweise von weniger als 4°, einschließt Die Mittel, um den Symmetriemittelpunkt des Rotors im Symmetriemittelpunkt C des Stators zu halten und einen konstanten Winkel <x aufrechtzuerhalten, womit der Rotor die erwähnte konische Taumelbewegung vollführt bestehen aus einem Pendelgleit- oder -kugellager, dessen Innenring 3 derart normal zu der Achse O'O auf einem zylindrischen Käfig 21 des Rotors 2 angeordnet ist daß der Mittelpunkt seiner sphärischen Lagerfläche mit dem Symmetriemittelpunkt C zusammenfällt. Der Außenring 4 dieses Pendellagers ist fest innerhalb eines ringförmigen Teils U des Stators 1 angeordnet und besitzt ebenfalls eine sphärische Lagerfläche, deren Mittelpunkt in Cliegt
Der Stator trägt an einem Ende ein Lagerschild 12, welches ein starres Wälzlager 13 aufnimmt In diesem Wälzlager ist koaxial zu der Achse X'X die Motorwelle 5 gelagert. Auf dieser Welle ist ein Exzenter 6 fest
«ο angebracht, auf dem sich ein Ende des Rotors 2 mittels eines Pendellagers 7 abstützt.
Wie genauer aus F i g. 3 ersichtlich, ist der Exzenter 6 zylindrisch. Sein Mittelpunkt E befindet sich auf der Symmetrieachse O'O des Rotors, in einer Entfernung
"5 EK = CEUn es. von der Achse X'X. Das Pendelkugellager 7 hat einen Außenring 71, der fest in dem Rotorkäfig
21 angeordnet ist und eine sphärische Lagerfläche besitzt, deren Mittelpunkt mit E zusammenfällt, sowie einen fest auf dem Umfang des Exzenters angebrachten Innenring 72. Der Winkel <x erscheint in F i g. 3 stark übertrieben.
In Fig. 1 erkennt man, daß der Rotor an seinen beiden Enden Polschuhe 22 bzw. 23 mit konischer Mantelfläche aufweist, deren halber Konuswinkel gleich dem Winkel λ ist.
Der Stator besitzt an beiden Enden in Höhe der Polschuhe 22 und 23 zwei Magnetblechpakete 18 und 19 zu beiden Seiten des ringförmigen Teiles 11, deren jedes in diesem Beispiel vier Pole, 140,141,142 und 143, bildet.
to Die Innenflächen dieser Pole besitzen die Form eines Zylinders, dessen Achse mit der Symmetrieachse (Achse -Y'Äjdes Stators zusammenfällt. Auf diese Weise gibt es bei der Drehbewegung der Rotorsymmetrieachse (imaginäre Achse O'O) um die Achse X'X vier Positionen, wo der Luftspalt zwischen den Polschuben
22 und 23 einerseits und den Polen 140-143 andererseits ein Minimum annimmt. In den F i g. 1 und 2 erscheint der minimale Luftspalt beispielsweise zwischen dem Pol-
schuh 22 und dem Pol 140. Seine Stärke ist in den Figuren stark übertrieben und beträgt in Wirklichkeit beispielsweise 0,4 mm.
Wie weiterhin aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich, wird der magnetische Kreis des Motors vorzugsweise von je vier dachziegelartigen Permanentmagneten 150-153 bzw. 160-163 zu beiden Enden des Stators außerhalb der Magnetblechpakete 18 bzw. 19 gebildet. Diese Magnete sind in entgegengesetztem Sinn radial magnetisiert derart, daß beispielsweise die Magnete 150-153 innenliegende Nordpole und die Magnete 160-163 innenliegende Südpole besitzen. Die Magnete sind von einem ringförmigen Joch 17 aus magnetisierbarem, d. h. »magnetisch weichem« Material umgeben, während das dazwischen eingeschlossene ringförmige Teil 11 aus ij unmagnetischem Material besteht. Die Magnete haben die gleiche Breite wie die Magnetblechpakete 18 bzw. 19. Die Pole 140-143 dieser Blechpakete sind in vier Wicklungen, wie z. B. 8 und 9, umgeben.
Der Rotorkäfig 21 wie auch die darauf befindlichen Polschuhe 22 und 23 bestehen gleichfalls aus »magnetisch weichem« Material.
Nachfolgend sei nun anhand der F i g. 4 die Wirkungsweise des so weit beschriebenen Motors erläutert:
Werden die Wicklungen von einem mehrphasigen Wechselstrom durchflossen, so hat dies in den Luftspalten ein magnetisches Drehfeld zur Folge, wie es auch von einem mit der Winkelgeschwindigkeit ω um die Achse X'X umlaufenden Permanentmagneten erzeugt würde (wobei ω der Winkelfrequenz des Wechselstroms entspricht). I. ü. wird der Rotor von einem Permanentmagnetfeld polarisiert, welches den Permanentmagneten 150-153 und 160-163 entstammt. Aus dieser Polarisation ergeben sich Anziehungskräfte zwischen den Polen des Stators und den Polschuhen des Rotors, deren Resultierende an beiden Enden des Rotors an den Mittelpunkten der dort verteilten magnetischen Massen und damit an Punkten der Achse O'O wirksam werden und radial zu dem jeweiligen Ort des minimalen Luftspalts hin gerichtet sind. Diese to Resultierenden sind in F i g. 4 mit Fo bzw. FO bezeichnet. Es läßt sich zeigen, daß sie gegenüber der Richtung des magnetischen Feldes H eine Winkelverschiebung θ besitzen, die mit dem an der Motorwelle 5 wirksamen Drehmoment wächst
Das Feld H erzeugt an seinem Rand Anziehungskräfte, deren Resultierende Fi und Pi, die an G bzw. C angreifen, einander entgegengesetzt in Richtung des Feldes verlaufen. Jede dieser Resultierenden Fi und F\ kann in zwei Kräfte zerlegt werden, deren eine in Richtung von h'o bzw F\ und deren andere normai zu Fo bzw. F'o gerichtet ist. Die beiden so erhaltenen Kräfte Fi cos θ und F'\ cos θ schließen an F0 bzw. F'o an, um mit diesen ein Moment zu bilden, das bestrebt ist, den Rotor zu kippen. Dieses Kippmoment wird von der seitens des Exzenters 6 auf den Außenring 71 des Pendelkugellagers 7 einwirkenden Reaktionskraft kompensiert wodurch der Winkel λ aufrechterhalten wird.
Die beiden Kräfte F\ sin θ und F\ sin θ bilden ein Moment, welches bestrebt ist, die Punkte G und G', & h. die beiden Symmetriemittelpunkte der Rotorenden, um die Achse X'X mit der Winkelgeschwindigkeit ω zu drehen. Auf diese Weise erfährt die Achse O'O des Rotors eine konische Taumelbewegung mit dem halben Konuswinkel « um die Achse X'X, wodurch der Exzenter 6 selbst eine Drehung mit der Winkelgeschwindigkeit ω um die Achse X'X erfährt
Es ist bemerkenswert daß der Rotor aufgrund der Geometrie des Motors bei einer Umdrehung seiner konischen Taumelbewegung ebensoviele Positionen mit minimalem Luftspalt einnimmt, wie der Stator an jedem Ende Pole aufweist (nämlich vier in dem vorausgehend beschriebenen Beispiel). Daraus wiederum erhellt, daß der Motor mehrere stabile Gleichgewichtspositionen aufweist, so daß die Motorwelle bei abgeschaltetem Strom die nächstiiegende Gleichgewichtsposition einzunehmen sucht.
Eine weitere Eigenart des so weit beschriebenen Motors ist das geringe Trägheitsmoment des Rotors. Da dieser sich selbst nicht (oder allenfalls mit sehr geringer Geschwindigkeit) dreht, beschränkt sich das Trägheitsmoment für jede zu der Achse O'O normale Eiementarscheibc des Rotors auf dasjenige der Masse dieser Elementarscheibe, wenn sie in ihrem Schwerpunkt vereinigt gedacht wird, in bezug auf die Achse X'X. Es läßt sich zeigen, daß das Gesamtträgheitsmoment des Rotors damit
\/3M(U2s\n«y
beträgt, wobei M die Gesamtmasse des Rotors und L seine Länge ist Dieses Trägheitsmoment ist sehr gering wegen des kleinen Wertes von <x. Wegen der angegebenen Eigenschaften ist der beschriebene Motor besonders geeignet um als Schrittmotor zu arbeiten.
Aufgrund der vollkommenen Symmetrie des Rotors in bezug auf den Punkt C ist von daher keinerlei äußere Vibration bei der Taumelbewegung des Rotors zu erwarten. Um jedoch auch der Masse des Exzenters 6 mit dem Pendellager 7 Rechnung zu tragen, ist am anderen Ende eine ringförmige Ausgleichsmasse 24 (F i g. 1) im Inneren des Rotorkäfigs 21 angebracht.
Da die Kräfte F, und F', dem Produkt des Drehfeldes und des permanentmagnetischen Flusses im Luftspalt proportional sind und die Amplitude des Feldes H einen bestimmten, mit der zulässigen Erwärmung des Motors verträglichen Wert nicht überschreiten kann, ist es vorteilhaft den permanentmagnetischen Fluß möglichst groß zu machen. Dies wird dadurch erreicht daß die Permanentmagnete eine möglichst große Oberfläche erhalten.
Verwendet man in dem vorausgehend beschriebenen Motor genormte Statorbleche und genormte Permanentmagnete, so ergibt die vorausgehend beschriebene Anordnung eine doppelt so große Oberfläche der Permanentmagnete wie diejenige des Luftspalts. Würde man einen ringförmigen Magneten innerhalb des Rotors anordnen, so könnte dieser nur 1/3 der Oberfläche des Luftspalts haben, womit die magnetische Induktion sechsmal geringer wäre.
Bei der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Anordnung nimmt der permanentmagnetische Fluß den in F i g. 1 mit ausgezogenen Linien dargestellten Verlauf, während der durch die Wicklungen hervorgerufene Wechselfiuß sich entlang den in Fig. 2 gestrichelt gezeichneten Linien schließt ohne die Permanentmagnete zu durchsetzen (die einen sehr hohen magnetischen Widerstand besitzen). Aufgrund dieser Tatsache besteht keine Tendenz, daß die Permanentmagnete im Lauf der Zeit entmagnetisiert werden.
Aus diesem Grunde wird die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführung häufig bevorzugt Indessen ist die Erfindung keinesfalls hierauf beschränkt In diesem Beispiel ist der Symmetriemittelpunkt C für die Bewegung des Rotors, wie gesagt durch ein Pendellager 3, 4 festgelegt Anstelle dessen kann jedoch auch die ringförmige Ausgleichsmasse 24 (Fig. 1) durch einen
zweiten Exzenter 6a ersetzt werden, der entsprechend von einem zweiten Pendellager Ta umgeben ist, wobei Exzenter 6a und Pendellager la genau dem Exzenter 6 bzw. dem Pendellager 7 aus Fig. 1 entsprechen. In diesem Fall läuft die Motorwelle 5 durch den gesamten Rotorkäfig 21 hindurch und wird von zwei festen Wälzlagern in Lagerschilden zu beiden Seiten des Stators getragen. Eine solche Ausführung ist in F i g. 5 etwas schematisiert gezeigt. Es versteht sich, daß die beiden Exzenter 6 und 6a symmetrisch in bezug auf den Symmetriemittelpunkt C angeordnet sind in der Weise, daß ihre Mittelpunkte in gleicher Entfernung auf verschiedenen Seiten der Achse X'X auftreten.
Fig.6 zeigt einen Rotor mit einem zylindrischen Rotorkäfig 21, der an seinem einen Ende einen Zahnkranz 26 enthält Die Innenfläche dieses Zahnkranzes ist konisch, wobei die Konusspitze in den Symmetriemittelpunkt C fällt und der Konus einen halben öffnungswinkel Φ besitzt. Der Motor hat wiederum eine Motorwelle 5, die durch den gesamten Rotor hindurchreicht und von zwei (nicht dargestellten) festen Lagern getragen wird. Sie selbst trägt ein konisches Zahnrad 28, dessen Konusspitze ebenfalls in den Punkt C fällt, dessen Konus jedoch mit der Achse X'X den halben öffnungswinkel (Φ-λ) einschließt, sowie ferner, in Höhe des Punktes Cbzw. an einer Stelle etwa symmetrisch zu derjenigen des Zahnrades 28, die Innenringe 33 bzw. 36 zweier Pendellager, deren Außenringe 34 bzw. 35 den Käfig 21 tragen. Dementsprechend bildet der Außenring 35 des Pendellagers 35-36 einen Exzenter, der dem Neigungswinkel λ Rechnung trägt Die Masse des Exzenters 35 hält derjenigen des Zahnkranzes 26 das Gleichgewicht Die Zähne des Zahnkranzes 26 und des Zahnrades 28 besitzen den gleichen Modul.
Wie nicht eigens gezeigt, trägt auch hier der Rotorkäfig 21 an seinen beiden Enden Polschuhe 22 bzw. 23 der selben Form wie in F i g. 1 gezeigt, die auch in der gleichen Weise mit gegenüberliegenden Polen des Stators zusammenwirken, der mit demjenigen aus F i g. 5 sowie im wesentlichen auch aus den F i g. 1 und 2 identisch sein kann. Ebenso ist auch die konische Taumelbewegung des Rotors um die Achse X'X identisch mit derjenigen der vorausgehend beschriebenen Ausführungen.
Bei der konischen Taumelbewegung des Rotors nimmt der Zahnkranz 26 das Zahnrad 28 mit, mit dem er ständig entlang einer Mantellinie des Konus mit dem halben öffnungswinkel (Φ-«) in Berührung steht Es läßt sich zeigen, daß die Winkelgeschwindigkeit der Motorwelle 5 im Verhältnis zur Winkelgeschwindigkeit der Formel folgt
sin (Φ-α)
sin Φ-sin (Φ-β)
Da die Motorwelle 5 von zwei festen Lagern getragen wird, kann sie keine Translation erfahren, und die beiden Pendellager 33-34 und 35-36 haben den Effekt, daß der Mittelpunkt C festliegt wie auch die Grenzen der Taumelbewegung des Rotors. Dagegen besitzt der Rotor die Tendenz, sich als Reaktion auf den Drehwiderstand an der Motorwelle 5 um seine Achse O'O zu drehen. Diese Drehbewegung des Rotors wird durch einen fest am Stator angebrachten Zapfen 29 unterbunden, der in die Ausnehmung eines auf dem Rotor angebrachten Ringes 31 eingreift. Diese Ausnehmung ist in zu der Zeichenebene senkrechter Richtung nur wenig weiter als der Zapfendurchmesser, womit jede Drehung des Rotors um die Achse O'O unterbunden wird. Dagegen ist die Abmessung der Ausnehmung in Richtung der Achse O'O groß genug, um den Rotor die erwähnte konische Taumelbewegung zu gestatten.
Als Variante kann sich das erwähnte Rad auch auf der Außenfläche des Rotorkäfigs 21 und der Zahnkranz fest an dem Stator befinden.
Bei einer Variante gemäß F i g. 7 findet sich wieder das zentrale Pendellager 33-34, womit der Punkt C festgelegt ist, wie auch das Pendellager 35-36 mit exzentrischem Außenring, um den Winkel« aufrechtzuerhalten, jedoch ist der Rotor-Käfig 21 in diesem Fall nicht an der Drehung gehindert. Im Gegenteil: Durch das Zusammenwirken eines konischen Zahnkranzes 32 mit dem halben Konusöffnungswinkel Φ' an dem Rotorkäfig 21 und einem fest mit dem Stator verbundenen konischen Zahnrad 37 mit dem halben Konusöffnungswinkel Φ'-α. erfährt der Rotor zusätzlich zu seiner konischen Taumelbewegung um die Achse X'X durch die Magnetkräfte eine langsame Drehbewegung um seine Achse O'O, deren Winkelgeschwindigkeit sich zu ω verhält wie
sin Ψ - α
sin Φ1 - sin (Φ* - α)
Die Drehbewegung des Rotors um seine Achse O'O wird durch den Eingriff eines konischen Zahnkranzes 38 am Rotorkäfig 21 mit einem konischen Zahnrad 39 bewirkt, welches fest auf der Motorwelle 5 angebracht ist, wobei der Zahnkranz 38 und das Zahnrad 39 einen von Φ' verschiedenen halben Konusöffnungswinkel besitzen und die Achsen der Zahnkränze 32 und 38 mit der Achse O'O zusammenfallen.
Es läßt sich zeigen, daß in diesem Fall die Winkelgeschwindigkeit der Motorwelle 5 im Verhältnis zu ω der Formel folgt
sin (Φ* - α)
sin Φ
55 sin (Φ -α)
Mit Φ=30°, Φ'=45Ο und et-weise den Wert ρ=0,0465.
-3° erhält man beispiels-
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:
1. Elektrischer Synchronmotor
mit einem im wesentlichen zylindrischen Rotor, dessen Rotorkäfig an beiden Enden magnetisierbare Mantelflächen aufweist, mit einem den Rotor umgebenden, im wesentlichen zylindrischen Stator, der an beiden Enden jeweils gleichviele mit den betreffenden Enden des Rotors eine entsprechende Zahl Luftspalte bildender Pole aufweist,
mit einer so ausgebildeten und erregten Statorwicklung, daß sie in den Luftspalten an beiden Enden radiale Drehfelder gleicher Winkelgeschwindigkeit und Winkellage erzeugt, mit Mitteln zur entgegengesetzten magnetischen Polarisierang der beiden Mantelflächen an den Rotorenden derart, daß jedes dieser Enden einen magnetischen Mittelpunkt enthält, wobei eine durch die beiden magnetischen Mittelpunkte verlaufende imaginäre Achse die Symmetrieachse des Stators in dessen Symmetriemittelpunkt schneidet, und
mit einer koaxial zur Symmetrieachse des Stators gelagerten Motorwelle,
gekennzeichnet durch Lagermittel (Pendellager 3-4, 7; 7, 7a; 33-34, 35-36) in Verbindung mit mindestens einem Exzenter (6; 35) auf der Motorwelle (5) bzw. dem Rotorkäfig (21) zur Aufrechterhaltung eines konstanten Neigungswinkels («) zwischen der imaginären Achse (O'O) und der Symmetrieachse (X'X)des Stators (I), so daß die imaginäre Achse unter dem genannten Neigungswinkel («) eine konische Taumelbewegung um die Symmetrieachse (X'X) vollführen kann, ohne dabei einen Teil des Rotors (2) um dessen Achse (O'O) drehend anzutreiben.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel zumindest ein Pendellager (3-4, 7; 7, 7a; 33-34, 35-36), vorzugsweise Pendelwälzlager, aufweisen.
3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Motorwelle (5) zwei Exzenter (6, 6a) angeordnet sind, deren jeder von einem Pendellager (7,7a)umgeben ist (F i g. 5).
4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Exzenter (6,6a) mit entgegengesetzt gerichteter Exzentrizität auf der Motorwelle
(5) angeordnet sind und der Außenring der beiden Pendellager (7, 7a) mit dem Rotorkäfig (21) fest verbunden ist.
5. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pendellager (3-4; 33-34) in Höhe des Symmetriemittelpunkts (C) derart angeordnet ist, daß ein Ring (3; 34) normal zur Achse (O'O) des Rotors (2) fest mit der Mittelpartie der 5^ Rotoroberfläche verbunden und symmetrisch zu dem Symmetriemittelpunkt (C) angeordnet ist, während der zweite Ring (4; 33) normal zu der Motorwelle (5) angeordnet ist (F i g. 1; 6).
6. Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendellager (3-4) einen auf der Außenfläche des Rotorkäfigs (21) angeordneten Innenring (3) und einen fest mit dem Stator (1) verbundenen Außenring (4) aufweist.
7. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Exzenter (35) im Inneren des Rotorkäfigs (21) angeordnet und das bzw. die Pendellager (35-36) auf der Motorwelle (5) angeordnet sind, mit Antriebsmitteln für die Motorwelle (5) mit mindestens einem konzentrisch auf der Motorwelle angeordneten konischen Zahnrad (28; 39), das mit einem Zahnkranz (26; 38) kämmt, wobei die Spitzen der Grundkegel von Zahnrad und Zahnkranz mit dem Symmetriemittelpunkt (C) zusammenfallen und ihr halber öffnungswinkel sich von dem Neigungswinkel («) der beiden Achsen (O'O, X'X) um einen gleichbleibenden Winkel (Φ) unterscheidet (F i g. 6; 7).
8. Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) an einer Rotation um seine Achse (O'O) gehindert ist (F i g. 6).
9. Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel für die Motorwelle (5) noch ein zweites konisches Zahnrad (37) aufweisen, welches mit dem Stator (1) fest verbunden ist und mit einem zweiten konischen Zahnkranz (32) in fester Verbindung mit dem Rotor (2) kämmt, wobei die Spitzen der Grundkegel mit dem Symmetriemittelpunkt (C) und die Achse des zweiten Zahnkranzes mit derjenigen (O'O) des ersten (38) zusammenfällt, während jedoch die öffnungswinkel (2Φ, 2Φ') beider Grundkegel verschieden sind (F i g. 7).
10. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen die beiden Mantelflächen des Rotors entgegengesetzt vormagnetisierenden Permanentmagneten (150-153,160-163).
11. Motor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (1) an beiden Enden Kränze radial magnetisierter Permanentmagnete (150-153, 160-163) aufweist, die einander entgegengesetzt radial magnetisiert sind.
12. Motor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kränze radial magnetisierter Permanentmagnete (150-153,160-163) innerhalb eines aiißenliegenden, über die gesamte Länge des Stators (1) reichenden Joches (17) aus magnetisierbarem Material angeordnet sind und zwei Magnetblechpakete (18, 19) zu beiden Enden des Stators jeweils eine Mehrzahl von Polen (140-143) bilden.
DE2951407A 1978-04-19 1979-04-19 Elektrischer Synchronmotor Expired DE2951407C1 (de)

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